/
Автор: Бородачев И.П.
Теги: общее машиностроение технология машиностроения справочник конструирование дорожные машины
Год: 1965
Текст
СПРАВОЧНИК
КОНСТРУКТОРА
ДОРОЖНЫХ МАШИН
Под редакцией канд. техн, наук И. П. БОРОДАЧЕВА
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
Москва 1965
УДК 621.01.001./625.08/.06 + .07(039)
В справочнике приведены сведения о расчете и конструи-
ровании основных дорожных машин — рыхлителей, бульдозеров,
скреперов, авто грейдеров, грейдер-элеваторов, машин для уплот-
нения грунтов, дорожных оснований и покрытий, распредели-
телей и укладчиков, технологического оборудования для при-
готовления битумоминеральных смесей, дорожных фрез и грунто-
смесителей, оборудования для строительства монолитных цемент-
но-бетонных покрытий, летнего и зимнего содержания и ремонта
дорог. Изложены также методы расчета дорожных машии,
электро- и гидроприводов и средств автоматизации; даны необ-
ходимые сведения о дорогах, дорожных материалах, комплек-
тующих изделиях, испытаниях и технико-экономических рас-
четах.
Справочник предназначен для инженерно-технических работ-
ников конструкторских бюро, проектных организаций, заводов.
Он может быть полезен также студентам и преподавателям втузов.
канд. техн, наук БОРОДАЧЕВ И. П., канд. техн, наук ВАРГА-
НОВ С. А., инж. ГАРБЕР М. Р., канд. техн, наук ГАРБУ-
ЗОВ 3. Е., канд. техн, наук ГОЛЬДШТЕЙН В. М., инж.
КЛЕМЕНТЬЕВ В. Г., инж. КЛИМЕЦ М. В., канд. техн,
наук ЛЕЙКО В. С., канд. техн, наук ПЛЕШКОВ Д. И., канд.
техн, наук ПОГАРСКИЙ Н. А., инж. ПРУССАК Б. Н., д-р
техн, наук УЛЬЯНОВ Н. А., канд. техн, наук ШАЛМАН Д. А.,
канд. техн, наук ЭСТРИН М. И., инж. ЯРКИН А. А.
Рецензент инж. Горохов Б. Н.
Редактор инж. Марков П. И.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Справочник конструктора дорожных машин издается впер-
вые. При его составлении использованы результаты исследова-
тельских работ, проведенных во ВНИИСтройдормаше, конструк-
торских бюро заводов дорожного машиностроения, МАДИ,
СибАДИ, Союздорнии, ХАДИ и в других институтах и научных
учреждениях. Учтен также опыт эксплуатации дорожных машин
различными дорожно-строительными организациями.
В справочнике наибольшее внимание уделено выбору и рас-
чету параметров дорожных машин, их рабочих органов, опреде-
лению расчетных схем и нагрузок, а также изложению методов
расчета на прочность и долговечность конструкций рыхлителей,
бульдозеров, скреперов, автогрейдеров, грейдер-элеваторов, до-
рожных катков, смесителей асфальто-бетона. Для облегчения
работы конструкторов при выборе и оценке параметров в книге
приведены таблицы технических характеристик отечественных
и зарубежных дорожных машин. Однако из-за отсутствия про-
веренных сведений по ряду машин — дорожным фрезам, базовым
тягачам, распределителям, трамбовкам и др. — не представилось
возможным привести более полные справочные материалы.
Все замечания и пожелания по содержанию справочника
просьба направлять по адресу: Москва, Б-66, 1-й Басманный
пер., 3, издательство «Машиностроение».
1
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие......................................................... 3
Глава I
Общие сведения об автомобильных дорогах (Бородачев И. П.)
Классификация дорог........................................... 9
Поперечный профиль земляного полотна и дорожная одежда .... 10
Допустимые весовые параметры и габариты автотранспорта .... 15
Габариты автомобильных и железных дорог.................... 15
Г л а в а II
Материалы, применяемые в дорожном строительстве (Бородачев И. П.)
Грунты .................................................... 18
Каменные материалы............................................. 22
Щебень ...................................................... 23
Гравий ...................................................... 27
Песок........................................................ 29
Вяжущие материалы ............................................. 30
Минеральные вяжущие материалы................................ 30
Органические вяжущие материалы .............................. 31
Классификация цементных бетонов . ........................... 33
Асфальтобетон................................................ 33
Грунты, укрепленные вяжущими материалами....................... 35
Физико-механические свойства различных веществ................. 37
Глава III
Электрооборудование и автоматика дорожных машин (Погарский Н. А.)
Характеристика электрооборудования, автоматических устройств
н условия их работы на дорожных машинах........................ 39
Источники электроснабжения дорожных машин................ 42
Источники электроснабжения передвигающихся дорожных машин 42
Источники электроснабжения стационарных дорожных машин 46
Коммутационные аппараты, применяемые на дорожных машинах 49
Автоматические выключатели............................. 52
Реле максимального тока и тепловые реле................ 55
Электропроводки на дорожных машинах.................... 58
Электроприводы дорожных машин............................ 63
Механические характеристики электродвигателей.......... 65
Особенности пуска асинхронных двигателей от днзель-генераторов
соизмеримой мощности ........................................ 71
ОГЛАВЛЕНИЕ
5
Тяговые электроприводы дорожных машин...................... 76
Электромашинные усилители (ЭМУ)............................ 84
Электрические аппараты, рекомендуемые для применения на дорож-
ных машинах ................................................. 86
Технические данные контакторов и магнитных пускателей ... 86
Технические данные реле тока, напряжения, времени и промежу-
точных реле................................................ 94
Технические данные неэлектромагнитных аппаратов управления 98
Технические данные магнитных усилителей и полупроводниковых
выпрямителелей ........................................... 101
Электромагнитные тормозные устройства................ 106
Технические данные сопротивлений..................... 107
Автоматическое регулирование процессов работы дорожных машин 109
Глава IV
Гидравлические приводы дорожных машин (Лейко В. С.)
Классификация гидравлических приводов н передач.............. 123
Расчет основных параметров объемных гидропередач............. 124
Рабочие жидкости, применяемые в гидроприводах................ 125
Узлы и элементы гидропередач................................. 129
Гидродинамические передачи................................... 196
Глава V
Канатное управление (Плешков Д. И.)
Назначение, классификация и устройство системы канатного управ-
ления ...................................................... 205
Исходные данные для расчета лебедок . . . ,.................. 209
Глава VI
Ходовое оборудование дорожных машин (Ульянов Н. А.) 215
Глава VII
Тяговый расчет землеройных машин (Ульянов Н. А.) 221
Глава VIII
Базовые колесные тягачи и шасси (Плешков Д. И.)
Назначение, область применения и классификация тягачей и шасси 226
Режимы работы тягачей и шасси................................ 230
Основные требования к тягачам и шасси ....................... 230
Компоновка силовой трансмиссии тягачей ..................... 233
Компоновка двухосных тягачей и шасси......................... 234
Компоновка одноосных тягачей................................. 236
Компоновка шасси специального исполнения.................... 236
Агрегатирование двухосных тягачей и шасси нормального и специаль-
ного исполнений с навесным рабочим оборудованием ...... 241
Агрегатирование одноосных тягачей с полупрнцепным оборудованием 243
Унификация агрегатов и узлов тягачей и шасси................. 245
Выбор схемы трансмиссии ................................. 246
6
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава IX
Навесные рыхлители (Яркин А. Л.)
Типы рыхлителей .............................................. 249
Выбор и расчет основных параметров рыхлителей ................ 255
Глава X
Бульдозеры (Бородачев И. П., Гольштейн В. М.)
Типы и виды бульдозеров ...................................... 267
Выбор и расчет основных параметров бульдозеров................ 268
Глава XI
Скреперы (Бородачев И. П., Гольштейн В. М.)
Типы и виды скреперов ........................................ 294
Выбор и расчет параметров скреперов........................... 297
Расчет на прочность .......................................... 302
Глава XII
Автогрейдеры (Бородачев И. П., Гольштейн В. М.)
Типы и виды автогрейдеров..................................... 313
Выбор и расчет основных параметров автогрейдеров.............. 314
Расчет на прочность .......................................... 321
Глава XIII
Грейдер-элеваторы (Гарбузов 3. Ед)
Типы и виды грейдер-элеваторов ............................... 331
Расчет основных параметров рабочих органов грейдер-элеваторов . 335
Тяговый расчет и производительность........................... 338
Баланс мощности привода грейдер-элеватора..................... 340
Глава XIV
Машины для уплотнения грунтов, дорожных оснований и покрытий
(Бородачев И. П., Варганов С. Л.)
Процесс уплотнения, нормы уплотнения и классификация уплотняю-
щих машин .................................................... 342
Катки на пневматических шинах .......................... 345
Кулачковые катки ............................................. 351
Катки решетчатые, сегментные и пластинчатые................... 356
Катки самоходные статического действия с гладкими металлическими
вальцами ..................................................... 359
Прицепные виброкатки с гладкими вальцами ..................... 382
Катки самоходные вибрационные с гладкими металлическими валь-
цами ......................................................... 385
Виброплиты ................................................... 394
Вибраторы дорожных катков и плит ........................... 405
Эксцентриковые вибраторы...................................... 405
Выбор и расчет амортизаторов.................................. 410
Трамбовочные машины .......................................... 419
ОГЛАВЛЕНИЕ
1
Глава XV
Оборудование для разогрева, перекачивания,
транспортирования и распределения битума {Гарбер М. Р., Климец М. В.)
Нагревательные устройства битумохранилищ..................... 431
Битумоплавильные агрегаты, битумные цистерны и битумопроводы 432
Насосы ...................................................... 446
Автобитумово-зы ............................................. 451
Автогудронаторы.............................................. 452
Глава XVI
Машины для стабилизации грунта
{Гарбер М. Р., Климец М. В.)
Дорожные фрезы............................................... 461
Грунтосмесители.............................................. 477
Распределители цемента ...................................... 484
Глава XVII
Оборудование для приготовления асфальтобетонных
и битумоминеральных смесей {Гарбер М. Р., 'Климец М. В.)
Технологические схемы установок ............................. 487
Оборудование для подачи песка и щебня (агрегаты питания) .... 491
Сушильные агрегаты........................................... 493
Смесительные агрегаты........................................ 532
Глава XVIII
Машины для распределения и укладки каменных
материалов и битумоминеральных смесей {Гарбер М. Р., Климец М. В.) 547
Глава XIX
Машины для подготовки оснований под бетонные
покрытия и установки рельсформ {Клементьев В. Г., Эстрин М. И.)
Машины для планировки и уплотнения оснований................. 559
Машины для укладки бетонных опалубочных полос и рельсформ . , , 564
Глава XX
Машины для распределения и укладки бетона
и отделки поверхности бетонных покрытий
{Клементьев В. Г., Эстрин М. И.)
Распределители бетона ....................................... 573
Машины для уплотнения и отделки бетонных покрытий ...... 582
Глава XXI
Машины для летнего содержания дорог {Клементьев В. Г.)
Подметально-уборочные машины ................................ 605
Поливочно-моечные машины..................................... 622
8
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава XXII
Машины для зимнего содержания дорог (Шалман Д. Л.)
Плужные снегоочистители ..................................... 631
Роторные снегоочистители .................................... 642
Глава XXIII
Расчет технико-экономической эффективности машин 6 5?
(Бородачев И. П.)
Глава XXIV
Испытания дорожных машин (Бородачев И. П.)
Измерения линейных величин, веса, линейных и угловых скоростей 673
Приборы для измерения тяговых усилий ........................ 673
Приборы для определения крутящих моментов.................... 682
Электрические приборы для измерения мощности................. 685
Приборы для измерения перемещений............................ 689
Приборы для измерения скоростей ............................. 690
Приборы для измерения ускорений ............................. 691
Приборы для измерения температур, давлений и расходов газов и жид-
костей ...................................................... 692
Глава XXV
Комплектующие изделия (Пруссак Б. Н.)
Ремни........................................................ 698
Рукава .................................................. 699
Пневматические шины ......................................... 703
Цепи ........................................................ 705
Канаты .................................................. 713
Тракторы и двигатели ...................................... 717
Глава I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМОБИЛЬНЫХ
ДОРОГАХ *
КЛАССИФИКАЦИЯ ДОРОГ
Автомобильные дороги СССР делят на пять категорий (табл. 1).
1. Основные технические показатели автомобильных дорог
Показатели Категории дорог
I . 11 III IV V
Перспективная среднегодовая ин- тенсивность движения автомобилей в сутки в обоих направлениях * . . . >6000 3000 — 1000 — 200— <200
Расчетные скорости движения в км/ч'. основная 150 6000 120 3000 100 1000 80 60
для трудных участков пересечен- ной местности 120 100 80 60 40
для трудных участков горной местности 80 60 50 40 30
Число полос движения 4 и более 2 2 2 1
Ширина полосы движения в м . . . 3,75 3,75 3,5 3,0
Ширина проезжей части в м . . . 15 и более 7,5 7,0 6,0 4,5
Ширина земляного полотна в м . . 27,5 и более 15,0 12,0 10,0 8,0
Наибольшие продольные уклоны В %: основные 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0
на трудных участках пересе- ченной местности 4,0 5,0 6,0 7,0 9,0
Наименьшие радиусы кривых в пла- не вл: основной 1000 600 400 250 125
на трудных участках пересечен- ной местности 600 400 250 125 60
на трудных участках горной мест- ности 250 125 100 60 30
Наименьшие радиусы вертикальных кривых в м: выпуклых: основные .......... 25 000 15 000 10 000 5 000 2 500
на трудных участках Пересе- ченной местности 15 000 10 000 5 000 2 500 1 000
* Принимают с перспективой на 10 лет, определяемую экономическими
исследованиями.
* В подборе материалов и в написании главы участвовал ииж. Немировский Я. И.
10
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ
Продолжение табл. 1
Показатели Категори и дорог
I II III IV v
иа трудных участках горной местности ..... 5 ООО 2 500 1 500 1 000 600
вогнутых: рекомендуемые основные . . . 8 ООО 5 ООО 3 000 2 000 1 500
на трудных участках пересечен- ной местности 5 ООО 3 ООО 2 000 1 500 1 000
на трудных участках горной местности ... 2 ООО 1 500 1 200 1 000 600
Наименьшая расчетная видимость В М‘. поверхности дороги: основная 250 175 140 100 75
на трудных участках пересечен- ной местности 175 140 100 75 50
встречного автомобиля: основная 350 280 200 150
иа трудных участках пересе- ченной местности ........ 280 200 150 100
1—!1 категории. Дороги общегосударственного значения, 'основные маги-
страли республиканского значения, связывающие между собой важнейшие
экономические районы, крупные административные, промышленные и культур-
ные центры Союза СССР со значительной первоначальной или перспективной
интенсивностью движения.
III категория. Дороги со средней интенсивностью движения, имеющие боль-
шое экономическое, административное и культурное значение в народном хозяй-
стве союзных республик.
IV—V категории. Дороги с небольшой интенсивностью движения, имеющие
местное хозяйственное и административное значение.
Тип дорожной одежды для каждой категории определяют с учетом перспек-
тивной интенсивности движения и наличия местных материалов.
ПОПЕРЕЧНЫЙ ПРОФИЛЬ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
И ДОРОЖНАЯ ОДЕЖДА
Размеры и форма земляного полотна на разных участках дороги зависят
от рельефа местности и продольного профиля дороги, а также от грунтовых,
гидрологических и гидрогеологических условий (рис. 1).
Земляное полотно автомобильной дороги должно обеспечивать устойчивость
дорожной одежды в любое время года независимо от переменной влажности
и температуры грунта. Оно должно быть устойчивым при действии транспортных
нагрузок и атмосферных факторов, сохранять в процессе эксплуатации размеры
и профиль, предусмотренные проектом.
При строительстве дороги грунт из боковых кюветов или резервов переме-
щают в насыпь. Перед этим поверхность материкового грунта дороги очищают
от растительного слоя и корней. Поверхность насыпи планируют с поперечными
уклонами, укладывают на нее покрытие проезжей части. Края насыпи оста-
вляют свободными от покрытия (обочины).
ПОПЕРЕЧНЫЙ ПРОФИЛЬ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
11
Отношение И : L называют заложением откоса. Для связных грунтов —
супесей и суглинков — это отношение принимают от 1 : 1,5 до 1 : 2, а для песча-
ных сыпучих грунтов от 1 : 2,5 до 1 : 3 и более.
При высоких насыпях (2 м и более) резервы разрабатывают, отступив от ниж-
него края подошвы. Такой уступ называют бермой и делают ее шириной 1,5—
3 .и в зависимости от высоты насыпи.
Рис. 1. Элементы конструкции автомобильной дороги;
а — схема участка дороги; б — кювет треугольного сечения; в — поперечное сечение
откоса; г — сооружение из боковых резервов; д — поперечное сечение дороги в выемке;
е — отсыпка грунта в кавальер; ж — поперечное сечение дороги на косогоре; 1 — откос
насыпи; 2 — насыпь; <3 — дорожное покрытие; 4 — поверхность материкового грунта;
5 — обочина; 6 — дно кювета; 7 — внешний откос кювета; 8 — бровка кювета; 9 —
бровка насыпи; 10 — резерв; 11 — берма; 12 — насыпь; 13 — поверхность косогора до
разработки; 14 — напорная канава; 15 — кавальер; 16 — подпорная стенка;' 17 — на-
сыпь; 18 — подпорная стенка
Для строительства всех элементов дороги (рис. 2), т. е. земляного полот-
на, дорожной одежды, обочин, водоотводных кюветов, снегозащитных лесона-
саждений, линий связи и т. д., отводится полоса, которая называется полосой
отвода.
Одежда проезжей части дороги I категории состоит из двух полос каждая
на собственном (рис. 2, а) или на общем земляном полотне (рис. 2, б).
На дорогах I, II и III категорий для движения гусеничного и гужевого
транспорта устраивают специальные дороги по обеим сторонам земляного
полотна.
Дорожная одежда (рис. 3) состоит из нижнего подстилающего слоя, основа-
ния и покрытия, при двухслойном покрытии вводят промежуточный слой.
Для отвода воды из подстилающего слоя в кювет предусматривают дре-
нажные воронки.
Т2
ОБЩИЕ~СВЕДЕНИД ОБ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ
У гравийно-щебеночного шоссе основанием служит слой крупного щебня,
на который укладывают слой покрытия, состоящий из более мелкого щебня или
гравия. Поперечный уклон проезжей части 2,5—3,0%.
Рис. 2. Типовые поперечные профили автомобильных дорог:
а — I категории иа различных земляных полотнах; б — I категории на
одном земляном полотне; в — II категории; г — III категории; д — IV
категории; е — V категории; А — ширина земляного полотна; Б —ши-
рина дорожной одежды проезжей части; В — ширина полосы отвода
(принимается по расчету); / — обочина; 2 — кювет; 3 — дорога для
гужевого и гусеничного транспорта; 4 — велосипедная дорожка; 5 —
тротуар; 6 — снегозащитные лесонасаждения; 7 — линии связи и место
для прокладки кабелей и линий электропередач
Асфальтобетонное покрытие может состоять из двух слоев — нижнего круп-
нозернистого и верхнего — мелкозернистого или песчаного асфальта. Попереч-
ный уклон проезжей части 1,5—2,0%.
ПОПЕРЕЧНЫЙ ПРОФИЛЬ ЗЕМЛЯНОГО- ПОЛОТНА
13
На дорогах I и II категорий основанием служит слой цементобетона, который
при особо напряженном движении армируют стальными стержнями. Слой из
мелкозернистого асфальтобетона прикрывает бетонное основание.
На магистралях с особо тяжелым движением (городские и негородские
дороги) устраивают бетонные покрытия, у которых основанием служит цементо-
бетонная плита. Поперечный уклон проезжей части составляет 1,0—1,5%.
Рис. 3. Конструкция дорожных одежд:
а —цемеитобетониое покрытие; б — гравийно-щебеночное шоссе; в—асфаль-
тобетонное покрытие; г — шоссе с цементобетониым основанием; 1— под-
стилающий слой; 2 — основание; 3 — покрытие
В зависимости от местных условий и наличия материалов в СССР приме-
няют до 40 конструкций дорожных одежд.
Данные по дорожным одеждам приведены в табл. 2.
2. Дорожные одежды
Тип покрытия Категория дороги Толщина в см 1 Вес материа- ла на 1000 мг одежды в т
верхнего слоя *2 £ о 2 я К о ст о £< о с ь и ЙЗ м о _ ж 5 о £ о я ° н S’ о - к кс 2 о о sj Р е о
Усовершенствованные покрытия капитального типа Цементобетонные: однослойные на песчаном основании . 1-Ш 18-25 15—25 700—1000
двухслойные на песчаном основании 1-Ш 6 12 — 20 15—25 800— 1200
Асфальтобетонные двухслой- ные: на булыжной мостовой . . . I— 111 3—4 4 — 5 14—16 10 — 25 700—1000
на щебеночном и щебеиочно- гравийном основании .... III 3,5—4 3,5-4,5 16—20 10 — 25 800—1200
на бетонном основании . . I 3—3,5 3,5 — 4 18—22 5 — 25 900—1200
14
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ
Продолжение табл. 2
Тип покрытия Категория дороги Толщина в см Вес материа- ла на 1000 м2 одежды в т
, верхнего слоя промежу- точного слоя Я5 а § К и К о ж подстила- ющего слоя
Асфальтобетонные однослой- ные: иа щебеночном и щебеночно- гравийном основаниях .... иа бетонном основании . . У совершенствованные покрытия облегченного типа'. Покрытия с укладкой холод- ного черного щебня с поверх- костной обработкой Покрытия из материала, приго- товленного перемешиванием с укладкой в холодном состоянии: в установке на дороге Покрытия по способу пропитки: глубокой полупропитки Покрытия с поверхностной об- работкой: ОДИНОЧНОЙ двойной Покрытия из холодного мелко- зернистого асфальтобетона: тонкослойные нормальные Цемеитощебеночное покрытие Покрытия переходного типа Щебеночное: на супесчаном плотном грунте на песчаном основании . . на каменно-щебеночном ос- новании Гравийное: на песчаио-глинистом грунте на песчаном основании . . Грунтовое, обработанное сме-с шением на месте: цементом известью органическими вяжущими материалами ........ III II Ш—IV III IV III IV IV IV III III IV IV—V IV—V IV—V IV—V IV—V IV—V IV—V IV—V 5—6 4 — 5 6-8 5-6 5-6 6-8 4 — 6 1-1,5 1,5 — 2,5 1,5 — 2 5 18-20 18 — 30 18—30 5 15 — 25 18—25 10—15 10—15 8—10 ° । 7 । । । । । iiii । II СП си _____ 18 — 25 18 — 22 16 — 20 16—20 16 — 20 14—16 16—18 15—18 15 — 18 16 — 20 15 — 20 14-16 10 — 25 5—25 10-25 10 — 25 10—25 10 — 25 10 — 25 10—25 10 — 25 10 — 25 10 — 25 10—25 10 — 25 10 — 25 10 20 10 — 25 660—1 150 800—1200 680—1000 700—1050 680— 1000 600—850 650—1000 480—920 500 — 940 580 — 950 650—1000 720— 1000 600—950 600 — 950 700—800 600—800 600—900 50—60 40—50 30 — 40
габариты автомобильных и железных дорог
15
ДОПУСТИМЫЕ ВЕСОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ГАБАРИТЫ
АВТОТРАНСПОРТА
Весовые параметры и габариты автомобилей и автопоездов, эксплуатирую-
щихся на дорогах СССР, регламентируются ГОСТом 9314—59.
В зависимости от осевого и полного веса они подразделяются на две группы.
Группа А — автомобили и'автопоезда, предназначенные для эксплуатации
на дорогах I и II категорий, а также на других категориях дорог, у которых
проезжая часть рассчитана на пропуск автомобилей этой группы.
Группа Б — автомобили и автопоезда, предназначенные для эксплуатации
на всех автодорогах общей сети СССР.
Весовые параметры автомобилей и автопоездов приведены в табл. 3.
3. Весовые параметры автомобилей и автопоездов
Параметры Г руппа
А Б
Осевой вес (нагрузка, передаваемая на дорогу коле- сами одиночной наиболее нагруженной оси) в т: при расстоянии между смежными осями 3 м и более при расстоянии между смежными осями менее 3 м Полный вес в т\ двухосного автомобиля или прицепа . трехосного автомобиля или прицепа автопоезда в составе тягача с полуприцепом (при трех осях) автопоезда в составе автомобиля и прицепа или тягача и полуприцепа (при четырех осях) автопоезда в составе автомобиля и прицепа или тягача и полуприцепа (при пяти осях и более) . . . Допускаемое увеличение осевого веса для пассажир- ских автобусов в т Допускаемое увеличение осевого веса для двухосных автомобилей в т Максимальный габарит автомобилей и поездов в м: ширина высота Полная длина автомобилей или автопоездов в м: автомобиля (без прицепа) автопоезда в составе автотягача с полуприцепом или автомобиля с прицепом автопоезда в составе автомобиля с двумя и более прицепами 10 9 17,5 25 25 33 40 11,5 2,5 3,8 12 20 24 6 5 10,5 15 16 20 30 7 6,5
Подвижной состав при полном весе более 1,5 т должен иметь пневматические
колеса, обеспечивающие среднее удельное давление на поверхность дорог не
более 6,5 к.Г/см? — для группы А и не более 5,5 кГ/см? для группы Б.
ГАБАРИТЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ И ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
В максимальный габарит автомобилей и автопоездов должно вписываться
все их оборудование за исключением боковых зеркал заднего вида, которые могут
выступать за габариты, если они установлены на откидных кронштейнах. Ниже
приведены допускаемые габариты автомобильного подвижного состава.
Колея железных дорог в СССР принята постоянной 1524 мм.
Ограничение перевозки грузов на автомобильных и железных дорогах опре-
деляется габаритами мостов и строений.
16
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ
Ширину проезда по мосту (габарит моста) обозначают буквой Г и числом,
соответствующим ширине проезжей части в метрах. На дорогах с разделительной
полосой к числу добавляется ее ширина, обозначаемая буквой С. Ширина разде-
лительной полосы на мосту может отличаться от ее величины на дороге. Основные
размеры габаритов моста показаны на рис. 4.
Габариты мостов на автомобильных дорогах выбираются в зависимости
от категории дороги, на которой расположен мост, и его длины.
0)
Рис. 4 Схема габаритов мостов:
а — езда поверху; б — езда понизу; е — езда понизу на дорогах
I категории с разделительной полосой С.
Для мостов длиной менее или равной 50 м.
С' = С — 1м (все размеры иа фиг. 4 указаны в м) А — ширина
верхней части моста; 5 — проезжая часть моста с колесоотбой-
ным брусом; Г—ширина проезда; Т — ширина тротуара; С— ши-
рина разделительной полосы
Для обеспечения безопасности движения железнодорожных поездов, а также
для установления единого ряда размеров подвижного состава, сооружений,
строений и устройств утвержден ГОСТ 9238—59.
1. Габаритом приближения строений железных дорог называют предельное
поперечное перпендикулярное оси пути очертание, внутрь которого, помимо
подвижного состава, не должны заходить никакие части сооружений и устройств,
за исключением частей устройств, предназначенных для непосредственного вза-
имодействия с подвижным составом.
2. Габаритом подвижного состава железных дорог называют предельное
поперечное перпендикулярное оси пути очертание, в котором, не выходя наружу,
должен помещаться установленный на прямом горизонтальном пути как в порож-
нем, так и в нагруженном состоянии не только новый подвижной состав, но
и подвижной состав, имеющий максимальные нормируемые допуски и износы,
за исключением бокового наклона на рессорах.
ГАБАРИТЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ И ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
17
3. Очертанием погрузки называют предельное поперечное перпендикулярное
оси пути очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться погружен-
ный на подвижной состав груз при нахождении подвижного состава на прямом
горизонтальном пути и смещении в од-
ной плоскости продольных осей под-
вижного состава в пути.
4. Грузы при симметричной по-
грузке относительно поперечной оси
подвижного состава могут иметь во
всех поперечных сечениях размеры,
указанные на рис. 5.
5. Вес груза (оборудования) не
должен превышать грузоподъемности
платформы.
6. Груз (оборудование) должен
вписываться в утвержденный габарит
I—Т.
7. Погрузка и приемка грузов,
выходящих за пределы габарита и не-
удовлетворяющих изложенным выше
требованиям, производятся в каждом
отдельном случае по специальному
согласованию в порядке «Инструкции
по погрузке и перевозке негабарит-
ных и тяжеловесных грузов по сети
железных дорог СССР».
8. Негабаритность подразделяется
на верхнюю, боковую и нижнюю в за-
висимости от того, в какой части груз
Рис. 5. Габарит погрузки на платформы:
1 — уровень платформы; 2 — уровень
головки рельса
выступает за очертание погрузки.
9. В зависимости от того, насколько груз выходит за очертание погрузки,
боковая негабаритность подразделяется на пять степеней: О, I, II, III, IV; верх-
няя — на три степени: О, II, III; нижняя негабаритность степеней не имеет
2
Бородачей и др. 304
Глава II
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДОРОЖНОМ
СТРОИТЕЛЬСТВЕ *
ГРУНТЫ
Рыхлые горные породы, образовавшиеся из изверженных, осадочных или
метаморфических горных пород и применяемые в строительном и дорожном деле,
называются грунтами. Классификация и их физико-механические свойства при-
ведены в табл. 1—5.
1. Дорожная классификация грунтов
Наименование грунта Количество частиц в % по весу (размеры частиц в мм)
песчаных пылеватых глинистых
2—0,05 0,05—0,005 меньше 0,005
Песчаный Песчаный пылеватый Супесчаный .... Супесчаный мелкий Пылеватый .... Суглинистый . . . Тяжелый суглини- стый Суглинистый пыле- ватый Глинистый .... Частиц от 2 до 0,25 больше 50 Частиц от 2 до 0,25 меньше 50 Больше, чем пылеватых То же Меньше 15 15 — 50 Меньше, чем песчаных Больше, чем песчаных Больше, чем песчаных Меньше 3 Меньше 3 От 3 до 12 От 3 до 12 Меньше 12 От 12 до 18 От 18 до 25 От 12 до 25 Больше 25
В подборе материалов и в написании главы участвовал инж. Немировский Я. И.
ГРУНТЫ
19
2. Классификация грунтов по степени трудности разработки
Категория 1 Наименование грунта Объемный гее грунта в плоти ом теле в кг/м* Способ разработки Коэффициент крепости (прочность на сжатие)
I Песок Супесь Растительный грунт . . . ; Торф 1500 1600 1200 600 Подборочными и штыковыми лопатами или механизмами без предварительного рых- ления 0,5 —0,6
II Легкий и лёссовидный су- глинок, влажный рыхлый лёсс, мягкий солончак и солонец Гравий мелкий и средний размером до 15 мм Плотный растительный слой с корнями трав Торф и растительный слой с корнями длиной до 30 см . . Песок и растительный слой, смешанный со щебнем, галь- кой и щепой Насыпной слежавшийся грунт с примесью щебня или гальки Супесь с примесью щебня, гальки и строительного мусора 1600 1700 1400 1100 1650 1750 1900 Штыковыми лопата- ми с незначительным киркованием или ме- ханизмами с предвари- тельным взрыхлением 0,6 —0,8
III Жирная мягкая глина, вклю- чая морскую и моренную . . . Тяжелый суглинок .... Гравий крупный, галька и щебень размером 15—40 мм Сухой и влажный лёсс, сме- шанный с гравием и галькой Растительный слой или торф с корнями длиной более 30 см Суглинок, смешанный со щебнем или галькой и строи- тельным мусором 1800 1750 1750 1800 1400 1900 Штыковыми лопата- ми со сплошным кир- кованием и частично с применением ломов или механизмами с предварительным взрыхлением рыхли- телями 0,8—1,0
IV Тяжелая ломовая глина, в том числе твердая морская и мягкая карбонная Жирная глина и тяжелый суглинок с примесью щебня, гальки, строительного мусора и булыжного камня весом до 25 кг, с содержанием булыж- ника до 10% . Моренная глина с валунами весом до 50 кг при наличии до 10% по объему валунов . . . Сланцевая глина Крупная галька размером до 90 мм чистая или с примесью булыжника весом до 10 кг . . 1950 1950 2000 2000 1950 Штыковыми лопата- ми со сплошным при- менением ломов и ки- рок и частично с при- менением клиньев и молотков или меха- низмами с предвари- тельным взрыхлением тяжелыми рыхлите- лями 1,0—1,5
2:
20
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Продолжение табл. 2
Категория Наименование грунта 1 Объемный вес грунта в плотном теле 1 в kzJm? Способ разработки Коэффициент крепости (прочность на сжатие)
V Плотный отвердевший лёсс и солончак Мергель мягкий Дресва . . . Морена с валунами весом до 50 кг при наличии 30% по объему валунов Трепел н мягкие меловые породы Твердая карбонная глина Сланцы разные некрепкие Гипс . 1800 1900 1800 2100 1550 1950 2000 2200 Частично вручную ломами и кирками, от- бойными молотками, частично взрывами или экскаваторами без предварительного рых- -ления 1,5 —2,0
VI Туф и пемза Известняк мягкий, пористый сильно трещиноватый и ра- кушечник Мел плотный Сланцы средней крепости Мергель средней крепости 1100 1200 2600 2700 2300 Отбойными молот- ками и взрывным спо- собом 2 — 4
Примечания: 1. В V—VI категории не включены грунты, не при- меняющиеся в дорожном строительстве. 2. Категории VII —VIII — слабые твердые породы, IX — переходные, X—XIII — твердые прочные скалистые породы. Эти породы разрабатываются взрывным способом. 3. Коэффициенту крепости, равному I, соответствует грунт с сопротивле- нием сжатию 100 кГ/см2.
3. Классификация горных пород по М. М. Протодьяконову
Катего- рия Степень крепости Породы Коэффи- циент крепости
I В высшей степени креп- кие породы Наиболее крепкие, плотные и вяз- кие кварциты и базетиты, исключи- тельные по своей крепости другие породы 20
II Очень крепкие породы Очень крепкие гранитовые породы, кварцевый порфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец, менее крепкие кварциты. Самые крепкие песчаники и известняки 15
III Крепкие породы Гранит (плотный). Гранитовые по- роды. Очень крепкие песчаники и известняки. Крепкий конгломерат.
Очень крепкие железные руды . . . 10
III, а То же Известняки (крепкие). Некрепкий гранит. Крепкие песчаники. Крепкий мрамор, доломит, колчеданы .... 8
IV Довольно крепкие по- Обыкновенный песчаник. Желез-
роды ные руды 6
IV, а То же Песчанистые сланцы. Сланцеватые песчаники 5
ГРУНТЫ
21
Продолжение табл. 3
6 S а Степень крепости Породы Коэффи- циент крепости
V Средние породы Крепкий глинистый сланец. Не- крепкий песчаник и известняк. Мяг- кий конгломерат .... 4
V, а То же Разнообразные сланцы (некрепкие), мергель плотный 3
VI Довольно мягкие по- роды Мягкий сланец, мягкий извест- няк, мел, каменная соль, гипс, мерз- лый грунт, антрацит. Обыкновенный мергель. Разрушенный песчаник, сце- ментированная галька. Каменистый грунт 2
VI, а То же Щебенистый грунт. Разрушенный сланец, смешавшиеся галька и щебень, крепкий каменный уголь (/=l,4-j- 4-1,8), отвердевшая глина 1,5
VII Мягкие породы Глина (плотная). Средний камен- ный уголь (/=1,04-1,4). Крепкий нанос, глинистый грунт Мягкая песчаная глина, лесс, гра- вий. Мягкий уголь (/=0,64-1,0) . • 1,0
VII, а То же 0,8
VIII Землистые породы Растительная земля. Торф. Мягкий суглинок, сырой песок ...... 0,6
IX Сыпучие породы Песок осыпи, мелкий гравий, на- сыпная земля, добытый уголь . . . Плывуны, болотный грунт, разжи- женный лёсс и другие разжиженные грунты (/=0,14-0,3) 0,5
X Плывучие породы 0,3
4. Характеристика физико-механических свойств глинистых грунтов
Состояние породы Глина Суглинок Супесь
V ср | с е Y <Р с е Y Ф с | е
Твердая . . 2,15 22 1 2 2,15 25 0,6 1 2,05 28 0,2 1
Полутвер- дая 2,1 20 0,6 5 2,1 23 0,4 3 2 26 0,15 2
Тугоплас- тичная . . . 2,05 18 0,4 10 2 21 0,25 7 1,95 24 0,1 3
Мягкоплас- тичная . . . 1,95 14 0,2 15 1,9 17 0,15 10 1,9 20 0,05 5
Текуче- пластичная 1,9 8 0,1 25 1,85 13 0,1 15 1,85 18 0,02 10
Текучая . . Не> >1,8 Не>6 Не> >0,05 Не> >40 Не> >1.8 Не> >ю Не> >0,05 Не< <25 Не< <1,8 Не> >14 0,0 Не< <1,5
Примечание. Y — объемный вес грунта в водоиасыщенном состоянии в т/м3', <р — угол внутреннего трения и связности в град', с — сцепление (пока- затель сопротивляемости сдвигу) в кГ/см2', е — модуль осадки как показатель сжимаемости столба грунта высотой 1 м под нагрузкой 3 кГ/см2.
22
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
5. Характеристика физико-механических свойств песчаных грунтов
Вид песка Объемный вес в водо- насыщенном состоянии в m/л3 песка Угол трения в град песка Коэффи- циент фильтра- ции в м/сутки.
средней плотности плотного средней плотности ♦ плотного
Тонкий 1,92 2 26 30 0,5
Мелкий .... 1,92 2 27 30 5
Средний .... 1,94 2 28 32 50
Крупный . . . 1,98 2,05 29 33 500
С гравием и галь-
кой 2 2,1 30 35 500
КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
К природным каменным материалам относят горные породы, применяемые
в строительстве в виде изделий или рыхлых и бесформенных масс. Большинство
каменных материалов обладает морозоводостойкостью, хорошей сопротивляе-
мостью износу и кислотоупорностью.
Объемные веса в кг/м3 каменных материалов следующие:
Плотные каменные материалы (гранит, диабаз, габбро,
лабродорит, мрамор и др.)............................ 2500—3200
Пористые каменные материалы (трепел, мел, мергель
и др.)................................................ 600—1000
Ячеистые каменные материалы (ракушечник, пемза,
туф и др.)............................................ 500—1700
Удельный вес каменных материалов колеблется в пределах 2,6—2,9 г/см3.
Удельная теплоемкость всех каменных материалов примерно одинакова
и колеблется в пределах 0,18—0,22 ккал/кг-град.
Теплопроводность каменных материалов различна и колеблется: для плот-
ных материалов в пределах 2,5—3,0 ккал/м-ч-град, а для пористых и ячеистых
материалов в пределах 0,2—0,6 ккал/м-ч-град.
Коэффициент линейного расширения каменных материалов зависит в значи-
тельной степени от минералогического состава и для плотных материалов со-
ставляет 0,00001—0,0009. Основные физико-механические свойства этих мате-
риалов приведены в табл. 6 и 7.
6. Физико-механические свойства каменных материалов
^Материалы Удельный вес в г!см3 Объемный вес в кГ/м3 Предел проч- ности на сжа- тие в кГ/см,2 Пористость В %
Гранит 2,6 —2,9 2500—2800 500—2500 0,75
Сиенит 2650—2700 1000—2500 —
Лабрадорит и габбро . • 2,65 — 2,91 2600—2900 1000—2500 0,35
Диорит — — 1500—2400 ——
Порфиры —— 2500—2600 1300—1800 —
Диабаз — 3000—3100 3000—5000 0,74
Базальт — 3300 —. —
Трахиты — 2200 500—1000 —
Песчаник — 2400—2600 300— 1000 0,77 — 21,5
Известняк 1800—2500 150—1500 0,77—29,9
Мрамор 2,7 —2,9 — 800 — 3000 —
КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
23
7. Показатели водопоглощения
и водонасыщения
Наименование породы (не выветренные) Водопог- лощение В % по весу Водона- сыщение в % по весу
Гранит . . . 0,1 — 0,5 0,1 —0,5
Габбро . . . 0,1 —0,5 0,1 —0,5
Песчаник . . 0,1—20,0 0,1—25,0
Известняк . . 0,2 — 25,0 0,2 — 30,0
Кварцит . . 0,1—0,5 0,1—0,6
Твердость некоторых горных пород
по шкале Мооса
Кварц и кварцевые горные по-
роды ......................... 7
Полевошпатные породы .... 6
Роговообманковые............ 5 — 6
Базальт..................... 5 — 6
Доломит .................... 3 — 4
Лава вулканическая.......... 3 — 4
Плотные известняки.......... 3—4
ЩЕБЕНЬ
Щебнем называется смесь обломков горных пород крупностью от 3 (5) до
70 мм, получаемых механическим дроблением в щековых, конусных, молотковых
и вальцовых дробилках.
Классификация щебня приведена в табл. 8.
8. Классификация щебня из природного камня
Г руппа горных пород Горные породы Петрографические особен- ности исходной горной породы Класс щебня Предел проч- ности при сжатии в во- донасыщен- ном состоя- ; НИИ в кГ/см* Потери при истирании в барабане в % ; по весу не более
Извер- женные Граниты, сиениты, диориты, габбро, базальты, андезиты, порфиры, трахиты и т. п. Породы преимуществен- но кристаллические от полно- до скрытокристал- лических и остеклованных 1 2 3 1200 1000 800 25 35 45
Метамор- фические Кристалличе- ские сланцы, гнейсы, амфиболиты, кварциты, мрамор Породы от скрыто- до полнокристаллических и грубозернистых с преобла- данием сланцеватости 1 2 3 4 1200 1000 800 600 25 35 45 55
Осадоч- ные Доломиты и известняки Породы от плотнокри- сталлических до слабосце- ментированных зернистых 1 2 3 4 1000 800 600 300 30 40 50 60
24
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Продолжение табл. 8
Группа горных пород Горные породы Петрографические особенности исходной горной породы Класс щебня Предел проч- ности при । сжатии в во- донасыщен- ном состоя- нии в кг/см2 Потери при ! истирании в барабане в % . по весу не 1 более
Песчаники Породы преимуществен- но зернистой структуры (от тонкой до грубозерни- стой) 1 2 3 4 1000 800 600 300 25 35 45 55
Примечание. Определение показателей истираемости щебня опре- деляется по ГОСТу 8269 — 56.
Форма зерен щебня должна приближаться к кубу. Зерен игольчатой и ле-
щадной формы в щебне не должно быть более 15% по весу.
Щебень в зависимости от крупности подразделяется на следующие фракции
размером: 5—10; 10—20; 20—40 и 40—70 мм. Однако по требованию потреби-
теля щебень может поставляться фракциями 10—15 и 5—15 мм. В отдельных
случаях используется щебень крупностью 70—120 и 70—150 мм.
К пластичным (лещадным) относятся зерна, толщина или ширина которых
меньше длины в три и более раза.
Щебень не должен содержать зерен пластинчатой формы (в % по весу) более,
чем указано ниже.
Для поверхностной обработки .................. 15
Для усовершенствованных покрытий капитального
типа:
а) цементно-бетонных:
иижиий слой..............................Не ограничивается
верхний слой и однослойные покрытия ... 25
б) асфальтобетонных:
нижний слой...................................... 25
верхний слой................................... 15
Для усовершенствованных покрытий облегченного
типа............................................... 25
Для щебеночных покрытий переходного типа ... 15
Для оснований дорожных одежд:
не обработанного щебня........................... 25
из обработанного щебня....................Не ограничивается •
В зависимости от типа покрытий, категории дороги и климатических усло-
вий рекомендуется щебень из следующих групп горных пород (табл. 9).
Климатические условия характеризуются среднемесячной температурой
наиболее холодного месяца в году: суровые ниже —15° С, умеренные от —5° С
КАМЕННЫЕ МА ТЕРИАЛЫ
25
Требования к щебню для дорожных покрытий
26
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Продолжение табл.
КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
27
до —15° С и мягкие до —5° С. Морозостойкость щебня определяют непосредствен-
ным замораживанием. Показатель морозостойкости должен соответствовать
требованиям ГОСТа 8267—56.
Щебень, употребляемый для строительных работ, должен быть чистым
и не содержать более 1% пылеватых и глинистых частиц, определяемых отму-
чиванием.
Объемный вес щебня зависит от гранулометрического состава и колеблется
в пределах 1,2—1..8 т/м3.
ГРАВИЙ
Гравием называется рыхлая горная порода, состоящая из окатанных облом-
ков и различных горных пород размером от 3 (5) до 70 мм. По происхождению
различают ледниковый, речной, озерный, морской, горный и овражный гравий.
В зависимости от назначения допускается применение рядового гравия круп-
ностью 50—40 и 5—70 мм.
Гравий по фракциям разделяется так же, как и щебень.
В зависимости от истираемости гравий делится на классы (табл. 10).
10. Классы гравия и показатели истираемости
Петрографические характеристики преобладающих разностей гравия Класс гравия Потери при истирании в барабане в % по весу не более
Средние и мелкокристаллические изверженные породы и гнейсы, мраморовидные твердые, плотные, прочные, кристаллические или скрыто-кристаллические извест- няки, окварцованные песчаники или смеси этих пород 1 20
Крупнокристаллические изверженные породы и гнейсы, твердые, плотные и прочные известняки, пе- счаники с ясно выраженной структурой или смеси этих пород; слабых пород до 7% 2 30
Изверженные породы и гнейсы с заметными следами выветривания, твердые известняки с остатками организ- мов, прочные, плотные песчаники с зернистой струк- турой, прочные сланцы или смеси этих пород; слабых и выветренных пород до 10% 3 45
Изверженные породы с ясно выраженным выветри- ванием н изменением естественной окраски, гнейсы с прослойкой слюды, неплотные известняки, непрочно сцементированные песчаники и непрочные сланцы или смеси этих пород; очень слабых и выветренных пород более 10% 4 55
В зависимости от конструкций дорожных покрытий категории дорог и кли-
матических условий применяют гравий соответствующего класса по прочности
и морозостойкости (табл. 11).
Объемный вес гравия зависит от гранулометрического состава и колеблется
в пределах 1,3—1,7 т.1м?. Характеристики гравийных смесей для оснований
и подстилающих слоев усовершенствованных покрытий приведены в табл. 12
и 13.
28
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
1L Требования к гравию для дорожных одежд в зависимости от категории дорог и климатических условий
Категории дорог 1 IV—V 1 Климатические условия 1 j Мягкие 1 — 3/15 1 —4/не норми- руется 1 1 0) ' в- 5.5 3 сх £ о >< _ я сх 1 —4/не норми- руется 1 I —I
Умерен- 1 ные 1 1—3/25 1 — 3/15 1 1 1-2/15 1 1 1-3/15 1-4/15 1-4/15
Суровые | i 1 1 1-3/50 1 — 3/25 1 1 1—2/25 1 — 3/25 । 1 — 4/25 1 1—4/25
Мягкие | 1 1 — 3/15 1—2/25 1 — 3/25 1-3/15 —/е—I 1 J
Умерен- 1 иые | 1 1 — 3/25 OS/2 —I 1 — 3/50 1/25 1 — 3/25 1 — 3/25 1-4/15
Суровые j 1 1 — 3/50 i 1 — 2/100 1 — 3/100 1/50 1 — 3/50 1 1 — 3/15 1 — 3/25 1 — 4/25
7 1 Умерен- 1 .. I Суровые ные Мягкие Не применяются 1 — 2/50 1-2/25 Не применяется 1-2/15 ' 1-3/15 1
1 — 2/100 OS/2 —I | 1 — 2/25 1-3/25 1-3/25
1-2/150 | 1 — 2/100 1 1 — 2/50 1 — 3/25 1 — 3/25 |
Наименование слоев дорожной одежды Покрытия: без обработки вяжу- щими с обработкой биту- мом, дегтем или эмуль- сиями (смешение на дороге или пропитки в установке) це ме ит но- бетонные, однослойные или верх- ний слой двухслойных нижний слой поверхностная обра- ботка покрытия | Основания: без обработки вяжу- щим с обработкой биту- мом, эмульсией или дегтем с обработкой порт- ! ландцементом
числителе указаны рекомендуемые классы гравия, а в знаменателе — морозостойкость (Мрз.).
со
о
я
к
со
sr
О)
2
S
с
каменные материалы
29
12. Гравийные смеси для оснований .и подстилающих слоев
Конструктивный слой Номер смеси Количество частиц (в % по весу), проходящих через сито с отверстиями в мм
7'0 20 10 5 2,5 0,63 Менее 0,05
Основание . . . 1 100 20—40 20—35 15 — 25 10—15 5—10 0-3
Подстилающий 2 100 40—60 35—50 20 — 35 15-25 5—15 0 — 5
слой 1 100 60—80 35 — 75 25—60 15 — 50 10—30 0-3
2 — 90—100 60—90 30 — 70 20—55 15 — 40 0—3
13. Составы гравийных и гравийно-песчаных смесей
для необработанных покрытий
Номер смеси Количество частиц (в % по весу), проходящих через сито с отверстиями в мм
40 20 10 5 2,5 0,63 <0,05
1 2 3 100 60—80 80 — 95 45 — 65 65 — 90 90—100 30 — 55 50 — 75 70 — 85 20 — 45 35 — 65 45 — 75 15-35 20—45 25—55 7—20 8—25 8 — 25
ПЕСОК
Песком называется рыхлая смесь зерен крупностью 3 (5) мм, образовав-
шаяся в результате естественного разрушения горных пород или полученная при
дроблении прочных горных пород.
В природном песке присутствуют частицы мельче 0,05 мм, которые называют
пылеватыми (0,05—0,005 мм) и глинистыми (мельче 0,005 мм). В зависимости
от зернового состава природный песок разделяется на группы (табл. 14).
14. Разделение природного песка на группы в зависимости от зернового состава
Группа песка Полный остаток на сите № 063 в % по весу Модуль крупности (МК) Удельная поверхность (5) в см2 Проходит через сито № 014 в % по весу не более
Крупный. . . . > 50 > 2,5 10
Средний .... 35—50 2,5 —2,0 10
Мелкий .... — < 2,0 100 — 200 15
Очень мелкий . . — — 201 — 300 20
В зависимости от происхождения различают пески речные, морские, озер-
ные и дюнные.
В зависимости от назначения песка содержание пылеватых, глинистых
и илистых частиц, определяемых отмучиванием регламентируется.
Например для:
бетонов и горячих асфальтобетонных
смесей .............................
строительства дорог ................
кладочных растворов ................
штукатурных растворов............. ,
Не более 3 %
•» » 5 %
» » 10%
»• » 15%
30
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
В песке, предназначенном для строительных работ, не должно быть орга-
нических примесей. Объемный вес его зависит от гранулометрического состава
и в значительной степени от влажности.
Сухой песок имеет объемный вес 1,5 m/м3, а влажный (с влажностью 4—
7%) — около 1,2 т1м? (при влажности 15—17% объемный вес песка примерно
соответствует объемному весу сухого песка). При большой влажности песок
уплотняется, достигая наибольшей плотности при влажности 35—40%.
ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Вяжущие материалы делятся на две большие группы: минеральные и орга-
нические.
МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Минеральные вяжущие материалы в зависимости от условий твердения
делятся на две группы: гидравлические и воздушные.
К гидравлическим — относятся портландцементы, гидравлическая известь
и романцемент.
К воздушным — относятся воздушная известь, гипсовые и др.
Физико-механические свойства цементов даны в табл. 15.
15. Физико-механические свойства цементов
Вид цемента Удельный вес в г/см3 Оъемный вес в г/см3
в рыхлом состоянии в уплотненном состоянии
Портландцемент Пуццолановый портланд- 3,0 —3,2 0,9—1,3 1,5 —2,0
цемент 2,7 —2,9 0,8—1,0 1,2—1,6
Шлакопортландцемент . . 2,8—3,0 — —
Глиноземистый цемент . . . 3,1 —3,3 1,0—1,3 1,6 —2,0
Романцемент 2,6—3,0 0,8—1,0 1,0—1,3
Портландцемент — вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе.
Получают его при тонком (сухом или мокром) размоле обожженного до спекания
мергеля определенного состава или искусственной смеси, состоящей из извест-
няка и глинистых составляющих, обеспечивающих образование в полученном
клинкере силикатов кальция.
Тонкость помола цемента следующая: через сито № 0085 (с 4900 отверстиями
на 1 см2) должно проходить не менее 85%.
Практически портландцемент имеет более тонкий помол и через сито № 006
(10 000 отверстий на 1 см2) проходит 50% всех частиц, средний диаметр которых
составляет 15—20 мк.
Удельная поверхность составляет 2800—3000 см2!г, а в некоторых случаях
достигает 5000—6000 см2/г. Пределы прочности портландцемента приведены
в табл. 16.
Начало схватывания портландцемента не ранее чем через 45 мин, а конец —
не позднее, чем через 12 ч.
Строительной воздушной известью называется вяжущее вещество, получае-
мое обжигом не до спекания карбонатных пород (кальциевых известняков, мела,
доломитизнрованных известняков, доломитов) с последующим гашением водой
или размолом в порошок. Породы не должны содержать более 8% глинистых
примесей.
ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
31
16. Пределы прочности портландцемента
Марка цемента Предел прочности при сжатии в кГ!смА через определенное время в сутках Предел прочности в кГ/см2 при разрыве через определен- ное время в сутках
3 7 28 3 7 28
200 120 200 12 16
250 160 250 12 16
300 200 300 — 15 20
400 190 280 400 16 19 23
500 260 380 500 20 23 27
600 300 450 600 22 27 32
Объемный вес известкового теста, содержащего в среднем 50% воды,
равен 1400 кг/м3, пушонки 500 кг/м3, а молотой кипелки 600 кг/м3.
Молотая негашеная известь имеет тонкий помол: через сито № 0085 дол-
жно проходить не менее 85% от веса пробы, а остаток — сквозь сито № 021.
Гидравлическая известь представляет собой гидравлическое вяжущее веще-
ство, получаемое умеренным обжигом, который не доводит до спекания мергели-
стых известняков, содержащих от 8 до 20% глинистых примесей.
Объемный вес размолотой в порошок гидравлической извести равен 700—
800 кг/м3.
Прочность раствора на гидравлической извести приведена в табл, 17.
17. Прочность раствора на гидравлической извести
Известь Время хранения в сутках Предел прочности в кГ/см2 не менее
на воздухе в воде при растяжении при сжатии
Слабогидравлическая 21 7 2 6
21 35 3 8
Сильногидравлическая 7 21 4 15
7 49 6 25
ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Битумы нефтяные. Нефтяные дорожные вязкие битумы согласно ГОСТу
1544—52 разделяются на шесть марок: БН-0; БН-1; БН-П; БН-Пу; БН-Ш;
БН-Шу. Кроме того, есть еще три марки строительных нефтяных вязких биту-
мов: БН-IV; БН-V; БН-VK-
Нефтяные жидкие битумы по ГОСТу 1972—52 разделяются на два класса:
А — густеющие со средней скоростью (марки А-1; А-2; А-3; А-4; А-5; А-6)
и класса Б — медленно густеющие (марки Б-1; Б-2; Б-3; Б-4; Б-5; Б-6).
Битумы сланцевые жидкие разделяются на марки: БЖС-1; БЖС-2; БЖС-3;
ЕЖС-4; БЖС-5; БЖС-6.
Дегти. Дегти разделяются на высокотемпературные сырые смолы, получае-
мые при температуре свыше 700° С при коксовании и газификации каменных
углей; низкотемпературные сырые смолы, получаемые при температуре 450—
600° С в доменном производстве при выработке генераторного газа и искусствен-
ного жидкого топлива, а также на газовые и пиролизные.
Высокотемпературные коксовые дегти по ГОСТу 4641—49 разделяются на
марки: Д-1, Д-2, Д-З, Д-4, Д-5, Д-6, Д-7 и Д-8. С Д-1 по Д-5 — жидкие дегти,
а с Д-6 по Д-8 — вязкие.
32
М АТЬНИ АЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Газовые, пиролизные, а также буроугольные, торфяные и древесные дегти
не стандартизованы.
Торфяные и древесные дегти находят в последнее время применение в ка-
честве поверхностно-активных добавок.
Удельный вес битумов колеблется в пределах 0,96—0,99 г/см3, а их вязкость
зависит от температуры и определяют ее при 25° С.
Абсолютная или динамическая вязкость может быть определена из эмпири-
ческой формулы
1,58 хЮ18
рх2,16 ’
где р — глубина проникновения иглы в град.
о 1
Величина <р = — называется текучестью.
Точное значение удельной теплоемкости может быть определено по формуле
_ 1
с = (0,403 + 0.00045Z),
где d — удельный вес битума при 15° С; t — температура, при которой опре-
деляется теплоемкость.
Коэффициент объемного температурного расширения битума а — 0,006.
Сланцевые битумы при 20° С имеют удельный вес в пределах 1,05—1,12 г/см3.
В табл. 18 приведены рабочие температуры битумов и дегтей.
18. Рабочие температуры битумов и дегтей
Вяжущие Марка Температура нагрева битумов или дегтя В %
Нефтяные Битумы БН-0 БН-1 БН-П, БН-Пу БН-Ш, БН-Шу 110—120 130—150 150—170 160—180
Нефтяные жидкие А-4, Б-4 А-5, Б-5 А-6, Б-6 60—80 80—100 100—120
Сланцевые БС-0 БС-1 БС-2, БС-3 90—100 100—110 110—120
Сланцевые жидкие БЖС-З БЖС-4 БЖС-5, БЖС-6 60 60 — 80 80—100
Каменноугольные высокотемпе- ратурные Дегти Д-4 Д-5, Д-6 Д-7. Д-8 60-80 80—100 100—120
Каменноугольные ДН-7, ДН-8 80—100
Каменноугольные, торфяные и древесные Сырые До 40
ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
33
Битумные и дегтевые эмульсии. Битум или деготь находится в эмульсии
в сильно раздробленном состоянии с размером частиц от 10“2 до 10“5 см.
Для того чтобы эмульсии были устойчивые, в них вводят эмульгаторы,
т. е. вещества, препятствующие коагуляции (мыло; жиры; жирные кислоты;
белковые вещества; древесные смолы; растительные масла; силикат натрия;
казеин; крахмал; клеи и т. д.). В эмульсиях содержится до 50—60% битума.
Примерные составы эмульсий битума в %:
№ 1 —
Битум............................................ 48 — 50
Контакт Петрова.......................... 1,6
Едкий натр............................... 0,16
Вода..................................... 48—50
№ 2 —
Битум........................................ 50
Жидкое стекло............................ 1,5
Едкий натр................................. 0,1 — 0,15
Вода..................................... 48,4-48,35
Битумные (дегтевые) эмульсии получают в смесителях различных типов,
причем битум (деготь) нагревают до 160—180° С.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЦЕМЕНТНЫХ БЕТОНОВ
Тяжелый бетон. Объемный вес более 1,8 т/м3, изготовляют на щебне или
гравии плотных горных пород (гранит, базальт, известняк и т. д.), для строитель-
ства дорог применяется бетон с объемным весом 2,0—2,4 т/м3.
Легкий бетон. Объемный вес 1,6—1,8 т/м3, изготовляют на легком пористом
щебне: пемзе, керамзите, шлаке, туфе и т. д.
Теплоизоляционный бетон. Объемный вес 0,3—0,6 т/м3.
Тяжелый бетон по пределу прочности разделяют на марки; 25; 35; 50; 70;
100; 150; 200; 300; 350; 400; 500; 600.
Для специальных целей изготовляют бетоны и более высоких марок с ха-
рактеристиками в кГ/см3 (ГОСТ 8424—57): на изгиб — 55; 50; 45; 40; 35; 25
и на сжатие — 400; 350; 300; 250; 200; 150.
Бетон не подчиняется закону прямолинейной зависимости деформаций
от нагрузки и обладает переменными модулями упругости. Величина модуля
упругости уменьшается с увеличением напряжений и зависит от состава бетона:
Марка бетона.................... 100 150 200 300 400
Модуль упругости в kzIcm? (ХЮ5) . . 1,2 1,65 2 2,9 3,2
Коэффициент линейного расширения бетона равен 0,00001.
Коэффициент теплопроводности бетона 1,10 ккал/м-ч-град.
Удельная теплоемкость бетона 0,2 ккал/кг-град.
АСФАЛЬТОБЕТОН
Асфальтобетоном называется рационально составленная смесь асфальтового
вяжущего и каменных материалов, уложенная в покрытия и уплотненная.
Асфальтовым вяжущим называется смесь минерального порошка и битума.
Асфальтобетонные смеси по температуре укладки подразделяются на горячие
(160—180° С), теплые (90—120° С) и холодные с размерами зерен в мм:
для крупнозернистых............................... до 40
» среднезернистых.......................... » 25
» мелкозернистых........................... » 15
» песчаных................................. » 5
Сведения о горячем, теплом и холодном асфальтобетоне приведены в табл. 19—
22. Объемный вес смесей в неуплотненном состоянии 1,8—2,0 т/м3.
Для горячих асфальтобетонных смесей применяются щебень изверженных,
осадочных’карбонатных пород с прочностью породы 600—1000 кг/см3, битумы
вязкие нефтяные марок БН-П, БН-IIy, БН-Ш и БН-Шу.
3 Бородачев и др. 304
34
МАТЁРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
19. Физико-механические свойства горячих дорожных
асфальтобетонных смесей
Показатели Для плотного асфальтобетона Для пористого асфальтобетона
Предел прочности на сжатие в кг/см2 при температуре 4-50° С в случае испы- тания цилиндрических образцов при рав- ных диаметре и высоте: 50,5 мм не менее .... 71,4 мм не менее 101 мм не менее Предел прочности на сжатие в кг/см2 при температуре 4-20° С (Rc) в случае испытания цилиндрических образцов при равных диаметре и высоте: 50,5 мм не менее 71,4 мм не менее 101 мм не менее Коэффициент теплоустойчивости (Кт= Р 2 0 \ л — -=— не более Р 50/ Коэффициент водоустойчивости (Кв— ^воды \ = не менее Р 20 / Остаточная пористость в % Водонасыщение в % от объема Набухание в % от объема ие более . . 12(14) 10 (12) 8 (Ю) 25 22 18 3 (2,5) 0,9 3-5 1—3 (1,5—3) 0,5 6 5 5—10 Не более 10 1,5
Примечание. В скобках указаны физико-механические показатели смесей, предназначаемых для укладки в южных районах, а также при интенсив- ности движения автобусов и троллейбусов (свыше 400 единиц в сутки в одном направлении).
20. Примерные составы горячих асфальтобетонных смесей
Смесь Исходные материалы в % по весу
Щеб ень Песок Минераль- ный поро- шок Битум
Фракция 15-32 Фракция 5-15
Литая 75 — 72 18 — 20 7 — 8
Песчаная — — 74 — 71 20 — 22 6—7
Мелкозернистая .... Крупнозернистая плот- — 37 42 — 39 16—18 5-6
35 20 35—30 6—10 4 — 5
Крупнозернистая пори- стая (биндер) 65 — 31 — 30,5 — 4 — 4,5
Холодный асфальтобетон представляет собой смесь, укладываемую в холод-
ном состоянии и содержащую каменные материалы и жидкие битумы (дегти)
марок А-5, А-6, Б-5 и Б-6.
В качестве заполнителя в холодном асфальтобетоне применяют известняки
с объемным весом 2,6—2,7 кг!см?. Объемный вес холодного асфальта 1,5 т/м?,
а смеси 2,2—2,4 т/м?.
ГРУНТЫ, УКРЕПЛЕННЫЕ ВЯЖУЩИМИ МАТЕРИАЛАМИ
35
21. Примерные составы теплового асфальтобетона
Материал Состав в %
Марка 1 Марка 2
Гранитный отсев 0 — 5 мм ....... Песок речной • Известковый порошок Битум с пенетрацией 240 — 300 .... Известь (пушонка) 82 10 6 2 40 40 12 5,8—6 2
22. Технические требования на холодный асфальтобетон
Показатели Марка 1 Марка 2
без подогрева после подогрева до 90° С без подогрева после подогрева до 90° С
Предел прочности в кг/см2 при сжатии в водонасыщен- ном состоянии при 4-20° с не менее ........ Предел прочности в кГ/см2 при сжатии в сухом состоянии при 4-20° С (Я2о) не менее ^^вод ие менее ’ ’ * Водонасыщение в % от объема Набухание в % от объе- ма не более ...... Показатели слеживаемо- стн при 4- 15° С (количество ударов) не более .... 8 15 0,5 5—10 2,5 8 15 Не нормируется 0,757?2о Не нормируется 1,2 Не нормируется 5 8 0,3 5—12 3,0 8 10 Не нормируется 0,5^20 Не нормируется 1,5 Не нормируется
Для изготовления асфальтобетонных смесей используются:
1) щебень прочных пород изверженных, метаморфических, основных и оса-
дочных карбонатных пород, удовлетворительно сцепляющийся с битумом;
2) песок речной или горный (крупный или средний);
3) минеральный порошок из искусственно измельченных известняков и
доломитов;
4) битумы нефтяные вязкие марок БН-П, БН-Пу, БН-Ш и БН-Шу.
ГРУНТЫ, УКРЕПЛЕННЫЕ ВЯЖУЩИМИ МАТЕРИАЛАМИ
Грунты укрепляют с применением как органических (битум и деготь), так
и неорганических (цемент и известь) вяжущих.
Для укрепления вяжущими материалами могут применяться любые грунты
от гравилистых и супесчаных до тяжелых суглинков и глин.
Для получения более высокой прочности и водоустойчивости следует приме-
нять песчано-глинистые или грунтово-гравийные смеси оптимального грануло-
метрического состава.
Большую роль играет химический и минералогический состав грунтов.
Наличие карбонатов кальция и солей железа улучшает взаимодействие и проч-
ность связей поверхности частиц грунта с вяжущими материалами. Наоборот,
легкорастворимые соли (N2SO4, MSO4, NaHCO3 и Na2CO3) резко ухудшают
свойства и прочность связей при укреплении грунтов битумами и дегтями. Кислая
сРеда гРУитового раствора тормозит процессы гидролиза цемента и снижает erg
3*
36
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Грунты, укрепленные цементом, называют цементогрунтовыми смесями.
Примерный состав такой смеси в %:
Портландцемент М-500 ............................. 6—8
Грунт песчаный.................................... 84
Вода (включая влажность грунта)................... 8—10
Марка смеси в 28-дневном возрасте Т?28 = 40 кг/см?.
Объемный вес смеси в кг/м3:
в рыхлом состоянии...................................... 1500
в плотном » ......................... . . , . 2200
При стабилизации грунтов органическими вяжущими материалами (биту-
мами или дегтями), чтобы облегчить перемешивание, целесообразно при первом
розливе применять дегти Д-1 или Д-2, сланцевый битум С-1 или С-2 и жидкий
битум Б-2 или Б-1, а затем разливать более вязкие битумы Б-0 или даже БН-1
и деготь Д-6.
При однослойном покрытии норма розлива от 16—20 л/м2. Физико-механи-
ческие свойства грунтов, укрепленных органическими вяжущими материалами,
приведены в табл. 23.
23. Физико-механические свойства грунтов,
укрепленных органическими вяжущими материалами
Показатели Грунты, укреплен- ные жидкими биту- мами или дегтями Грунты, укреплен- ные жидкими биту- мами или дегтями с добавками Грунты, укреплен- ные битумными эмульсиями
Ннжиие слои оснований Верхние слои оснований илн покры- тий Нижние слои оснований Верхние слои! оснований или покры- тий 1 Нижние слои оснований 1 Верхние слои оснований или покры- тий
Прочность в кг! см2 при сжа- тии сухих образ- цов и температу- 12 1 Не опре- деляется 15
ре 20° С не менее Прочность в кг/см2 при сжа- тии сухих образ- цов и температу- Не опре- деляется 8 Не опре- деляется
ре 50° С не менее Прочность в кг/см2 при сжа- тии водонасы- щенных образ- цов при темпера- туре 20° С не То же 5 То же 7 То же 8
меиее Капиллярное водонасыщение в % от объема » 4 » 6 7
не более .... Набухание в 6 Не опре- деляется 4 Не опре- деляется 5 Не опре- деляется
% не более . . Не опре- деляется 6 Не опре- деляется 4 Не опре- деляется 4
Примечание. Данные приведены для образцов семисуточного воз-
раста при укреплении битумами, дегтями и применении добавок; для десятису-
точного возраста при укреплении битумными эмульсиями.
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАЗЛИЧНЫX ВЕЩЕСТВ
37
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ
В табл. 24—27 приведены физико-механические свойства различных материа-
лов, топлива и веществ, которые необходимы при расчетах. Удельный вес дре-
весины равен 1,55 г!см3.
24. Физико-механические показатели некоторых пород древесины
Порода Объемный вес высу- шенной древесины в кг/м3 Предел прочности древесины при влажности 15% в кГ/см3
Сжатие ВДОЛЬ волокна Статиче- ский изгиб Растяже- ние вдоль волокна Скалывание
в радиальном направлении в тангенци- альном на- правлении
Сосна . . 530 440 800 1150 70 75
Дуб ••• 720 520 940 1290 85 105
Ель . . . 460 420 775 1220 50 50
Бук . . . 650 640 940 1290 100 130
Ольха . . 520 370 690 1000 40 50
Береза . . 640 450 1000 1200 85 ПО
25. Теплопроводность древесины в ккал'/м-ч-град
Наименование породы Вдоль волокон Поперек волокон
Сосна . Дуб Ель 0,38 0,39 0,13 0,16 0,19 0,31
Примечание. Теплоемкость сосны, дуба и ели соответственно равна 0,65, 0,67 и 0,65 ккал/кг-град.
26. Некоторые свойства топлива
Виды топлива Теплотворная способность в ккал/кг Средний объем- ный вес в кг/м3 Коэффициент перевода в ус- ловное топливо по весу
Твердое топливо
Дрова влажностью 20-—25% 3 300 400 0,47
Дрова влажностью 30—35% 2 750 470 0,39
Торф кусковой 3 000 400 0,43
Подмосковный уголь . . . 3 000 750 0,43
Торфяные брикеты .... 4 000 250 0,57
Бурый уголь Каменный уголь 4 500 6 500 650 850 0,64 0,93
Антрацит 7 300 1000 1,04
Кокс 6 500 400 0,93
Горючий сланец 3 500 800 0,50
Опилкн и стружки .... 2 000 250 0,29
Жидкое топливо
Нефть и мазут 10 000 950 1,43
Керосин Легроин Бензин Спирт 10 000—10 500 10 200 11 000 5 700—7 100 820 750 700 800 1,43 — 1,50 1,46 1,57 0,81 — 1,01
38
материалы, применяемые в дорожном строительстве
Продолжение табл. 26
Виды топлива
Теплотворная
способность
в ккал/кг
Коэффициент
Средний объем- перевода в услов-
ный вес в кг/м* ное топливо по
весу
Газообразное топливо *
Светильный газ 5 050 0,52 1,39
Коксовый газ 4 000—5 000 0,50 1,14—1,43
Генераторный газ 1 000—1 300 1,02 0,14 — 0,18
Теплотворная способность газообразного топлива дана в ккал]м3.
27. Физические свойства воды, снега и льда
Наименование Объемный вес в кг/м3 Коэффициент теплопроводности в ккал/м-ч-град Удельная теплоемкость в ккал/кг-град
Вода 1000
Лед 900 2,0 0,5
Сиег рыхлый сухой . . . 300 0,25 0,5
Сиег плотный сырой . . 500 0,55 0,5
Глава III
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА
ДОРОЖНЫХ МАШИН *
ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ,
АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ И УСЛОВИЯ
ИХ РАБОТЫ НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
По источникам электроснабжения все дорожные машины разделяются на
две группы:
движущиеся, т. е. совершающие рабочий процесс только при движении
(скреперы, грейдеры, катки и т. п.);
стационарные (временные или постоянные), у которых рабочий процесс
осуществляется только в неподвижном состоянии.
Источником энергии машин первой группы являются либо автономная
силовая установка (дизель), либо дизель базовой машины (тягача). Полностью
электрифицированные машины данной группы обычно имеют три различные вида
электрооборудования, основные характеристики которых приведены в табл. 1.
1. Характеристики электрооборудования электрифицированных
движущихся дорожных машин
Вид Назначение Род тока Напряжение в в Максималь- ная установ- ленная мощ- ность элек- тромашин ! в кет Дополнитель- ная харак- теристика
Тяговое Трансмиссия хода Переменный (редко), постоянный (чаще) 220—800 2000 При скоростях движения от 3 до 50 км.[ч (скрепе- ры) применяют постоянный ток, а для активиза- ции осей прицеп- ных машин — переменный ток
Силовое Привод вспо- могательных ме- ханизмов, авто- матика Переменный 127 — 380 150 Применяемые частоты тока 50; 100; 200; 400 гц
Автотрак- торное Пуск дизеля, освещение, сиг- нализация, кон- троль, автома- тика Постоянный 6 — 24 15 Напряжение 6 в встречается только иа старых машинах
„н подборе материалов и в написании главы участвовали: инж. Васильев В. В.,
• Журавлев Ж. А., инж. Свещинский И. Б., канд. техн, наук Дегтярев В. С.
40
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖИЫX МАШИН
На полностью электрифицированных машинах данной группы с дизелем
машины или тягача соединяются соответствующие генераторы, от которых пи-
таются энергией потребители группы. Вследствие ограниченных габаритных
размеров движущихся машин в каждом случае следует стремиться к предельному
сокращению числа электрических машин.
Электрические машины и аппараты электрооборудования по исполнению
должны соответствовать условиям работы на движущихся дорожных машинах
2. Условия работы электрооборудования на движущихся дорожных машинах
Наименование фактора, воздействующего на электрооборудование Характеристика этого фактора Примечание
Температура окру- жающей среды От —50 до 4-50° С Предельные значения тем- ператур относятся к машинам, работающим в арктических и тропических условиях
Относительная влаж- ность До 100% —
Высота над уровнем моря До 2000 м В отдельных случаях высота может быть больше 2000 м
Вибрация Амплитуда до 1 мм, частота до 1500 гц, уско- рение до 2 g Зависят от типа первичного двигателя, рабочих органов и способа установки электро- оборудования иа машине. Дан- ные подлежат определению в каждом конкретном случае
Удары Случайные и периодиче- ские с небольшими часто- тами, максимально воз- можное ускорение до 2— 3 g Случайные удары могут иметь место на всех передви- гающихся машинах; периоди- ческие— преимущественно на грунтоуплотняющих машинах
Крены До 20° во всех на- правлениях- Для отдельных видов машин прн выполнении некоторых работ могут носить длитель- ный характер
Активные агенты в составе окружающей среды, воздействующие иа изоляцию и токове- дущие части электро- оборудования Газы, например, хлор, фтор, сернистый и другие, а также пары щелочей, кислот и других веществ, концентрация может быть в каждом случае различ- ной Редко встречающиеся слу- чаи, относящиеся к эпизодиче- скому использованию дорож- ных машин
Твердые частицы грунта и других ве- ществ (пыль), взвешен- ные в воздухе До 1000 мг/м3 Относится ко всем дорож- ным машинам
Серийное электрооборудование общепромышленного применения всем этим
условиям работы на движущихся дорожных машинах не удовлетворяет. Специ-
альное электрооборудование для дорожных машин отечественной электропро-
ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И АВТОМАТИКИ
41
мышленностью не выпускается. Поэтому на дорожных машинах применяют
наиболее подходящие типы электрооборудования общепромышленного назначе-
ния и его специальные (по исполнению) модификации.
Электрооборудование машин второй группы — стационарных (временных
и постоянных) — выбирают, устанавливают и используют на основании дей-
ствующих в СССР правил устройства электротехнических установок и правил
технической эксплуатации электроустановок промышленных предприятий *.
Автоматизация процессов работы дорожных машин в настоящее время нахо-
дится в начальной стадии. Вопросы комплексной автоматизации работы стацио-
нарных дорожных машин отработаны больше, чем движущихся дорожных машин,
где пока еще имеют место отдельные попытки автоматизации управления процес-
сами работы отдельных механизмов и рабочих органов.
Краткая характеристика и назначение применяемых на дорожных машинах
устройств автоматики приведены в табл. 3.
3. Характеристика автоматических устройств дорожных машин
Принцип действия Назначение и область применения Примечание
По отклонению регу- лируемой величины По возмущающему воздействию Комбинированный (одновременно по от- клонению регулируемой величины и возмущаю- щему воздействию) Автоматизация процессов работы отдельных рабочих ор- ганов, главным образом, дви- жущихся дорожных машин при необходимости обеспечения за- данного уровня того или иного параметра (например, угла наклона отвала грейдера и т. п.) Автоматизация процессов работы тяговых электропри- водов и дизель-генераторов до- рожных машин (например, за- данное распределение мощно- сти дизель-генератора между тяговыми электродвигателями, поддержание заданной мощ- ности и напряжения генерато- ра и т. п.) Применяются в совокуп- ности с электрическими, электромагнитными и ги- дравлическими исполни- тельными механизмами
Следящие системы Управление перемещением рабочих органов, главным об- разом, движущихся дорожных машин с применением электро- и гидропривода (например, отвалами грейдеров и бульдо- зеров, рулевыми механизмами и т. п.) Используются в систе- мах ручного и автоматиче- ского управления
Программные системы Управление технологически- ми процессами работы глав- ным образом стационарных дорожных машин Преимущественное рас- пространение приобрели временные программные устройства с контролем исполнения управляющих команд
Автоматические устройства дорожных машин выполняются, в основном,
с применением общепромышленных средств автоматизации. Одной из причин
дленного развития автоматизации процессов работы дорожных машин является
1964. правила устройства электроустановок. Изд. П1-е, М. — Л., изд-во «Энергия»,
42
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
недостаток необходимых датчиков непрерывного контроля технологических
параметров (например, плотности и влажности грунта и т. п.). Не менее серьез-
ным препятствием для автоматизации процессов работы дорожных машин
является широкое применение на них механического привода рабочих органов,
который является наименее пригодным приводом для этой цели.
ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
источники электроснабжения передвигающихся
ДОРОЖНЫХ МАШИН
Для машин данной группы источниками электроснабжения являются син-
хронные генераторы промышленной и повышенной частоты и генераторы постоян-
ного тока, приводимые во вращение дизелем дорожной машины или тягача.
Для упрощения узла соединения генераторы следует выбирать по скорости
вращения дизелей. Обычно они соединяются с дизелями через эластичные муфты.
Для уменьшения крутильных колебаний вала дизеля из-за присоединения к нему
маховых масс генератора (при сравнимых мощностях) обязательна проверка ди-
зеля на крутильные колебания, которая производится заводом-изготовителем.
Уменьшение крутильных колебаний достигается за счет соединения дизеля
и генератора через турбомуфту или электромагнитную муфту скольжения.
Для облегчения условий пуска дизеля иногда предусматривается соединение
дизеля с генератором через муфту сцепления (электромагнитную или механи-
ческую).
Для питания нетяговых цикличных нагрузок необходимая мощность генера-
тора выбирается по условию нагрева, при котором длительный ток генератора
должен быть не менее или равен среднеквадратичному току нагрузки.
Мощность тяговых генераторов выбирается по часовому режиму нагрузки
тяговых электродвигателей.
Технические данные трехфазных синхронных генераторов промышленной
и повышенной частоты, рекомендуемых для применения на дорожных машинах,
приведены в табл. 4.
Технические данные передвижных дизель-электрических агрегатов с генера-
торами трехфазного тока приведены в табл. 5.
Трехфазные синхронные генераторы серии ГПЧ (табл. 6) с частотой 400 гц,
напряжением 230 в и скоростью вращения 1500 об/мин выполнены в защищенном
продуваемом исполнении с самовентнляцией. Пределы температуры окружающей
среды от —50 до -ф50° С.
Агрегат типа АМГ-11 с трехфазным асинхронным двигателем частотой 50 гц,
напряжением 380/220 в, силой тока 1,8/3,1 а, потребляемой мощностью 950 вт
и с трехфазным синхронным генератором с частотой 480—500 гц, мощностью
510 вт, напряжением 120 в, силой тока 2,9 а имеет габаритные размеры (длина X
X ширина X высота) 535 X 238 X 302 мм и вес 75 кг.
Агрегат АМГ-11 используется для питания маломощных трехфазных токо-
приемников (приборов, усилителей, устройств автоматики) с частотой 400—500 гц
на машинах с силовым электрооборудованием промышленной частоты. Он имеет
брызгозащищенное исполнение с самовентнляцией. Пределы температуры окру-
жающей среды от —25 до +40° С.
Агрегаты АЛА-1,5 и АЛА-3,5 (табл. 7) применяются для питания однофазных
токоприемников малой мощности частоты 400 гц на машинах с силовым электро-
оборудованием промышленной частоты. Они поставляются комплектно с ма-
гнитными пускателями и блоками управления, компенсации и регулирования.
Исполнешге агрегата защищенное продуваемое с самовентнляцией; пределы
температуры окружающей среды от —40 до -’г-50° С.
Технические данные генераторов постоянного тока, рекомендуемых для
применения на строительно-дорожных машинах, приведены в табл. 8—10.
ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
43
4. Данные трехфазных синхронных генераторов промышленной
частоты серии ЕСС (скорость вращения 1500 об}ман', соединение
обмоток статора—звезда с нулем)
Тип Тип панели ПУ Тип блока БФ Мощность Ток в а К. п. д. в % Габаритные размеры генератора в мм J Вес в. кг
в кет Q ад к м Длина г Я S Я5 аа Высо- та
ЕСС-52-4 ПУ-5/400 БФ-10 5 6,25 9 82 560 398 530 125
ПУ-5/230 БФ-25 15,7
ЕСС-62-4 ПУ-12/400 БФ-25 12 15 21,7 86 663,5 469 595 215
ПУ-12/230 БФ-40 37,7
ЕСС-81-4 ПУ-20/400 БФ-40 20 2 36 87 788 602 710 330
ПУ-20/230 БФ-50 62,8
ЕСС-82-4 ПУ-30/400 БФ-50 30 37,5 54 &8 865 6(12 710 420
ПУ-30/230 БФ-95 94
ЕСС-91-4 ПУ-50/400 БФ-95 62,5 90,3 Ш) 930 705 820 575
ПУ-50/230 БФ-140 157
ЕСС-92-4 ПУ-75/400 БФ-140 75 93,75 135 91 990 705 845 725
ПУ-75/230 БФ-160 235
ЕСС-93-4 ПУ-100/400 БФ-235 100 125 180,6 02 1080 705 845 845
ПУ-100/230 БФ-400 314
Примечания:
1. Генераторы серии ЕСС имеют систему самовозбуждения и автоматиче-
ского регулирования напряжения, которое равно 400/230 в.
2. Комплектно с генераторами поставляются панели управления серии ПУ
с аппаратурой контроля, защиты и автоматического регулирования напряжения
и блоки фидеров серии БФ с автоматическими выключателями.
3. При поставке генератора без панели ПУ вместо нее поставляются блок
корректора напряжения для его стабилизации, потенциометр для регулирования
уставки напряжения, трансформатор тока и сопротивление, используемые в слу--
чае параллельной работы генераторов.
4. Генераторы серии ЕСС имеют защищенное продуваемое исполнение с само-
вентиляцией. Поэтому они должны устанавливаться в закрытых кузовах машин
так, чтобы исключалось прямое попадание влаги на их корпуса и одновременно
не ухудшались условия самовентиляции. Пределы допустимых колебаний тем-
пературы окружающей среды от —50 до 4-50° С.
5. Точность поддержания напряжения автоматическим регулятором при
статическом нагружении генератора ±2%. При пуске от иенагруженного гене-
ратора асинхронного короткозамкнутого двигателя мощностью до 70% от мощ-
ности генератора напряжение на его зажимах снижается до 60% от номинального.
6. Использование синхронных генераторов данной серии при параллель-
ной работе на дорожных машинах не рекомендуется.
Возбудитель В602 для генераторов серий МПТ-74/28А и МПТ-49/25 имеет
мощность 5,6 кет, напряжение 75 в, ток 75 а, скорость вращения 1500 об/мин
и вес 250 кг.
Генераторы серии ПЭ имеют три обмотки возбуждения: независимую, парал-
лельную и последовательную, что обеспечивает выпуклую (экскаваторную)
внешнюю характеристику.
В строительных и дорожных машинах они применяются для питания тяговых
приводов и приводов режущих органов, которые могут работать на упор. Гене-
раторы необходимо устанавливать в закрытых кузовах машин. Исполнение —
открытое, с естественной вентиляцией. Генераторы серии ПЭМ отличаются
от генераторов серии ПЭ тем, что имеют систему возбуждения с магнитными
усилителями. Генераторы серии ПЭМ применяются там же, где и генераторы
5. Данные передвижных дизель-электрических агрегатов с генераторами трехфазного тока
Тип Тип дизеля Тип генератора Скорость вра- щения в об/мин Мощность дизеля в л. с. Номинальная мощность агрегата Напряжение в в Частота в гц Габаритные размеры в мм Вес агрегата в кг
в кет в кеа Длина Шири- на Высота
АД-10-Т/230 400 АД-20-Т/230 44-8,5/11 ДГС-81-4 1500 20 10 15 230 50 2160 970 1400 1 380
Д-40А ДГС-82-4 1500 45 20 25 230 50 2300 1150 1600 2 200
АД-20-Т/230-Ч-400 Д-40А ГСВ-20 1500 45 20 25 230 400 2300 1150 1600 1 850
АД-30-Т/230 ЯАЗ-М204Г ДГС-91-4 1500 60 30 37,5 230 50 2400 1155 1735 2 090
400 АД-30-Т/230-Ч-400 ЯАЗ-М204Г ГСВ-30 1500 60 30 37,5 400 230 400 2400 1155 1735 2 010
АД-50-Т/230 1Д6-100АД ДГС-92-4 1500 100 50 62,5 230 50 3300 1360 2000 3 800
400 АД-75-Т/230 400 УО7 1Д6-150АД ПС-93-4 1500 150 75 93,6 400 230 400 230 50 3300 1360 2000 4 200
Д6С-150 МС117-4 1500 150 100 125 50 3520 1014 1817 3 536
У14ГС 1Д12 ГС104-4 1500 300 200 250 400 230 400 230 50 3605 1052 1710 4 720
ДГ-300/1 6423/30 МС375-1000 1000 450 300 375 50 4890 1375 2190 9 450
ДГ-400/1 8423/30 МС500-1000 1000 600 400 500 400 230 0 50 5650 1375 2190 11 600
Примечания: 1. Агрегаты серии АД могут работать на открытом воздухе при температуре окружающей среды ЦО +50' С.
2. Агрегаты серий У и ДГ предназначены для установки в закрытых помещениях н кузовах передвигающихся машин.
3. Двигатели агрегатов оборудованы всережимными регуляторами топливоподачи. 4. Генераторы снабжены системой ручного и автоматического регулирования напряжения, которое равно 230 или 400 в.
5. Агрегаты АД имеют встроенное распределительное устройство для подключения токоприемников: АД-1 0-Т на одну
линию, АД-20-Т и АД-50-Т на три линии, а АД-75-Т — 6. Схема соединения обмоток генераторов — звезда на четыре. с выведенной нулевой точкой (для агрегатов серии ДГ по особому
заказу).
Со
tn
ч
ъ
о
о
tn
о
ъ
Jn
о
Со
S:
trj
СП
ч
о
£
S:
Jn
о
ъ
о
£2
х
&
е
S;
а;
Д Д Д о? о? Д го Тип 9. Данные трехобмоточных генераторов серии ПЭ Примечания: 1. В комплекте с возбудителем типа В602 имеют гиперболическую внеш- нюю характеристику. 2. Исполнение — защищенное продуваемое с самовентиляцией МПТ-49/25 МПТ-74/28А Тип । 8. Данные тяговых генераторов серии МПТ
СО 00 . «2 СП о to Мощность в кет
195 480 Мощность в кет
451 383 350 Номиналь- ное напря- жение в в
450 600/800 Напряже- ние в в
425 209 103 1 Номиналь- ный ток в а
434 (максимальный около 800 а) 800/600 (максимальный 1600 а) Ток в а
520 454 390 Напряже- ние холо- стого хо- да в в
21,7 45 30 Напряжение ’ короткого замыкания в в
1500 1500 Скорость вращения в об/мин i
1200 580 320 Ток корот- кого замы- кания в а
1800 3250 Вес в кг
АЛА-1,5-МА1 АЛА-1,5-МБ1 АЛА-3,5-МА1 АЛА-3,5-МБ1 Тип 7. Данные агрегатов серий АЛА-1,5 и АЛА-3,5 с трехфазными двигателями частоты 50 гц и с однофазными синхронными генераторами частоты 427 гц 33333 дд ддд сл w to — СП о о О to Тип ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН 45 6. Данные трехфазных синхронных генераторов серии ГПЧ
380 220 380 220 Напряже- ние в в Номинальные данные двигателя
ел со to — ел о о о to 03 S | Мощность
4,7 8 9,6 16,5 Ток в а
. 15 25 37,5 62,5 93,75 | в кеа
230 230 230 230 Напряже- ние в в Номинальные дан- ные генератора
СО СО — — СП СП СП СП Мощность в кет
37,7 62,6 94 157 235 Ток в а К. п. д. в %
СО СО Со со Ток в а
80 82,6 84,3 84,3 87,5
690 740 Длина Габаритные размеры агрегата в мм
' 282 355 Ширина
335 405 Высота 280 427 480 570 780 Вес в кг
ПО 170 Вес агрегата в кг
46
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
10. Данные генераторов единой серии П (2 — 10 габаритов,
скоростью 1450 об[мин и 2 850 о61мин, напряжением 230 в)
Номинальная скорость 2850 об/мин Номинальная скорость 1450 об/мин Габаритные размеры в мм Вес в кг
Тип Номинальная мощность в кет Ток в а Потребляе- мая мощ- ность в кет Номинальная мощность в кет 1 Ток в а Потребляе- мая мощ- ность в кет Длина Ширина В ысота
П21 П22 П31 П32 П41 П42 П51 П52 П61 П62 П71 П72 П81 П82 П91 П92 П101 П102 1,25 1,6 2,6 3,8 6,2 7,2 11 14 18 25 5,4 7 11,3 16,5 26,9 31,3 47,8 60,8 78,4 108 1,75 2,3 3,9 4,7 7,5 8,8 13 17,5 20,4 28 0,37 0,6 1 1,5 2,7 3,6 5 6,5 9 11,5 16 21 27 35 50 70 90 110 1,6 2,6 4,3 6,5 11,7 15,7 21,7 28,2 39,1 50 69,5 91 117 152 217 304 391 ' 478 0,7 1,05 1,55 2,1 3,6 4,6 6,2 7,9 10,7 13,6 19,2 24,8 31,5 40,5 57,5 78,5 100 123 433 458 496 541 539 569 599 627 639 662 807 847 852 892 1132 1187 1254 1304 333,5 333,5 365 365 397 397 464 464 527 527 612 612 675 675 660 660 730 730 310 310 336 336 355 355 400 400 484 484 540 540 600 600 694 694 783 783 37,8 43,8 54,5 67,5 72 88 105 132 163 195 290 330 385 435 560 660 830 950
Генераторы серии П могут применяться на дорожных машинах для питания
приводов с глубоким регулированием скорости при постоянном моменте на-
грузки (машины для укладки оснований и покрытий дорог и т. п.). Исполнение —
защищенное продуваемое с самовентиляцией.
ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СТАЦИОНАРНЫХ
ДОРОЖНЫХ МАШИН
Для машин данной группы (постоянных или временных) источниками элек-
троснабжения являются ближайшие трансформаторные подстанции сетей про-
мышленного электроснабжения или временные трансформаторные подстанции
на напряжение 0,4—35 кв, подключаемые к этим сетям.
Схемы электроснабжения стационарных дорожных машин должны учитывать
возможное изменение электрических нагрузок.
В качестве временных подстанций рекомендуется применение комплектных
трансформаторных подстанций (КТП).
Рекомендуется использование общих силовых трансформаторов для питания
силовой и осветительной нагрузок.
Силовые трансформаторы выбирают по методике, изложенной в «Справоч-
нике энергетика промышленных предприятий». Т. I. Электроснабжение, М.,
Госэнергоиздат, 1961.
В зависимости от мощности и расположения токоприемников выбираются
радиальные, магистральные или комбинированные схемы питания (табл. И).
Трехфазные силовые трансформаторы и комплектные трансформаторные
подстанции выбираются по соответствующим каталогам.
Технические данные трехфазных и однофазных трансформаторов малой
мощности и трансформаторов тока приведены в табл. 12—15.
Трансформаторы (табл. 14) предназначены для работы при температуре
окружающей среды от —60 до -^85° С.
источники ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ дорожных машин
47
11. Характеристика схем распределительных сетей
напряжением 0,4 кв стационарных дорожных машин
Радиальная
Применяется для пита-
ния отдельных групп
близкорасположенных и
отдельных мощных токо-
приемников, по отноше-
нию к которым подстан-
ция занимает центральное
положение
Магистрально-радиальная
(комбинированная)
I rh rh
Применяется для пита-
ния близкорасположенных
групп или отдельных токо-
приемников средней мощ-
ности, когда эти группы
или токоприемники уда-
лены один от другого н от
подстанции в определенных
направлениях
Магистральная
гптп
Применяется для пита-
ния большого числа мел-
ких близконаходящихся то-
коприемников, расположен-
ных относительно подстан-
ции в одном преобладаю-
щем направлении
12. Данные трехфазных трансформаторов малой мощности
для установки на открытом воздухе
Тип Мощ- ность в ква Напряжение в в Габаритные размеры в мм Вес в кг
Высшее Низшее на холостом ходу Пла и Высота
ТС-1.5/0,5 1,5 500 380—220 380 — 220 380 — 220 220 230—133 230—133 38,4 95,55 12,5 375X292 482 43
ТС-2,5/0,5 2,5 500 500 380 — 220 380 — 220 220 150 — 86,6 380 — 220 230—133 380—220 230—133 38,4 12,5 70 — 40,4 50 445X292 482 52
Трансформатор типа ТА имеет две основные вторичные обмотки со средними
точками. При напряжении 1200 в эти обмотки соединяются последовательно.
Трансформатор TH может иметь 2, 3 и 4 вторичные обмотки.
Указанный в табл. 15 класс точности трансформаторов гарантируется при
коэффициенте мощности вторичной нагрузки 0,8.
Трансформаторы тока предназначаются для установки в закрытых кожухах
и кузовах машин, исключающих прямое попадание влаги. Трансформаторы
типа О—49У рекомендуется применять для целей измерений, а типа ТКМ —
для защиты и автоматики.
Вторичный номинальный ток трансформаторов тока равен 5 а.
48
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
13. Данные однофазных трансформаторов малой мощности
частоты 50 гц для установки в закрытых помещениях
Т ип Мощность в ва Напряжение в в Габаритные размеры в мм Вес в кг
Высшее Низшее при номи- нальной нагрузке План В ысота
ОСО-0,25 250 127 220 380 500 12; 36 12; 24; 36; 127 12; 24; 36; 127; 220 12; 24; 36; 220 I26X 117 225 7,5
ТПБ-50 ТПБ-100 ТБС-310 ТБС-320 ТБС-410 ТБС-420 50 100 200/50 400/50 800/100 1600/200 127; 220 380; 500 127; 220 380; 500 12 или 36 । 127, 12 или 36 86X83 98Х 91 136Х 117 136Х 172 196X165 196X 254 92 106 133 133 185 202 2 3,1 7,4 13 21 41
Примечание. Трансформатор ТБС имеет две обмотки низшего напря- жения. Мощность обмотки самого низкого напряжения указана в знаменателе.
14. Данные однофазных трансформаторов малой мощности
частоты 380 — 1000 гц
Тип Первичное напряжение в в Вторичное напряжение в в Ток нагруз- ки в а Г абаритные размеры в мм Удельная мощность в ет/г
ТА 40; 115; 200; 220 28—1200 0,025—1 26X26X27 79X74X 84 0,3 — 0,45
TH 6,3 0,25—10
15. Данные трансформаторов тока на напряжение 500 в
частоты 50 гц
Тип Номинальный первичный ток в а Номинальная вторич- ная нагрузка в ом Пределы вторичной нагрузки в ом, при которых гаранти- руется класс точности Г абаритные размеры в мм Вес в кг
0,5 1 Длина (высота) Ширина Глубина 1
О-49У 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400 0,2 0,15—0,2 — 175—198 80 105 1,3 —1,7
ТКМ-0,5 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400 0,4 0,8 1,2 0,15 — 0,4 0,2 —0,8 0,3—1,2 120—170 110 104 1,3 —2,3
ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
49
КОММУТАЦИОННЫЕ АППАРАТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
На дорожных машинах рекомендуется применять следующую коммутацион-
ную аппаратуру:
рубильники серий Р и РБ (только для стационарных установок);
пакетные выключатели и переключатели серий ПВ и ПП;
выключатели и переключатели мгновенного действия серий ТВ и ТП.
Выбор рубильников производится по номинальному току и рабочему напря-
жению с проверкой по предельной разрывной способности. Нагрузочный ток ие
должен превышать номинальный ток рубильника.
Выбор пакетных выключателей и переключателей производится по номи-
нальному току и рабочему напряжению цепи. Нагрузочный ток не должен
превышать номинальный ток выключателя или переключателя.
Технические данные по коммутационным аппаратам приведены в
табл. 16, 17, 18 и 19.
16. Данные рубильников серий Р и РБ
Тип Наименование Номиналь- ный ток в а Число полю- сов Присоединение проводов и шин Вес в кг
Р21 100 0,603
Р22 Р24 Рубильник с центральной рукояткой 250 400 2 Переднее или заднее 1,1 2,05
РЗ1 Р32 100 250 3 0,904 1,65
Р34 400 3,08
РБ21 100 3,02
РБ22 Рубильник 250 2 4,03
РБ24 400 Переднее 5,56
с боковой рукояткой
РБ31 РБ32 100 250 3 3,62 5,25
РБ34 400 7,66
17. Предельная разрывная способность рубильников с боковой рукояткой
серии РБ при частоте переменного тока 50 гц
и коэффициенте мощности нагрузки не менее 0,3
Напряжение в в 380 500
Наличие дугогаситель- ной камеры без камеры с камерой без камеры с камерой
Разрывная способность в % от номинального тока 30 100 0 50
Рубильники предназначены для нечастой коммутации электрических цепей
постоянного и переменного тока напряжением до 500 в и рассчитаны для уста-
новки на вертикальных панелях распределительных устройств в сухих поме-
щениях.
Рубильниками серии Р с центральной рукояткой допускается коммутировать
только обесточенные цепи (под напряжением).
4 Бородачев и др. 304
50
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
18. Данные пакетных выключателей и переключателей серий ПВ и ПП
Наименование Тип Номиналь- ный ток в а ф я ф в о с S Габаритные размеры в мм Вес в кг
при 220 в посто- янного -и пере- менного тока при 380 -в пере- 1 менного тока 1 ф в я е м высота до' руко- ятки
Выключатель однополюс- ный ПВ1-10 6 4 1; 2 86x59 49,70 0,14
3 65X59 45 0,125
Выключатель двухполюс- ный ПВ2-10 10 6 1; 2 86X59 55,76 0,156
3 65x59 51 0,14
ПВ2-25 25 15 1; 2 114x90 76,96 0,51
3 100X90 71 0,47
ПВ2-60 60 40 1; 2 152,5x130 98,116 1,217
3 142X130 104 1,20
Выключатель трехполюс- ный ПВЗ-10 10 6 1; 2 86x59 61,82 0,171
3 65X59 57 0,155
ПВЗ-25 25 15 1; 2 114X90 86,106 0,6
3 100X90 81 0,52
ПВЗ-60 60 40 1; 2 152,5x130 114,132 1,317
3 142x130 120 1,317
Переключатель двухпо- люсный на два направле- ния с одним нулевым по- ложением ПП2-10/Н2 10 6 I: 2 86X59 55,76 0,166
3 65 X 59 51 0,15
ПП2—25/Н2 25 15 1; 2 114X90 76,96 0,54
3 100x90 71 0,5
ПП2-60/Н2 60 40 1; 2 152,5x130 98,116 1,34
3 142X130 104 1,28
Переключатель трехпо- люсный на два направле- ния с одним нулевым по- ложением ППЗ-10/Н2 10 6 1; 2 86X59 61,82 0,183
3 65x59 57 0,17
ППЗ-25/Н2 25 15 1; 2 114x90 86,106 0,59
3 100x90 81 0,55
ППЗ-60/Н2 60 40 1; 2 152,5x130 114,132 1,56
3 142X130 120 1,5
источники электроснабжения Дорожных, машин
si
Продолжение табл. 18
енование Тип Номиналь- ный ток в а Исполнение Габаритные размеры в мм Вес в кг
о н Си у Я оса С о со Я л О 2 о 04 о с а а к СиК О при 380 в пере- менного тока ! в плане высота до руко-л яткн
Переключатель двухпо- люсный на три направле- ния с одним нулевым по- ложением ПП2-10/НЗ 10 6 1; 2 86X59 67,88- 0,183
3 65X59 63 0,17
ПП2-25/НЗ 25 15 1; 2 | 114X90 98,116 0,67
3 100X90 90 0,63
Ш12-60/НЗ 60 40 1; 2 | 152,5x130 132,150 1,76
3 | 142x130 138 . 1,7
Переключатель трехпо- люсный на три направле- ния с одним нулевым по- ложением ППЗ-10/НЗ 10 6 1; 2 | 86X59 79,100| 0,216
3 | 65X59 73 | 0,2
ППЗ-25/НЗ 25 15 1; 2 114X90 116,13б| 0,79
3 | 100x90 111 | 0,75
ППЗ-60/НЗ 60 40 1; 2 | 152,5x130 162,18о| 2,17
2 | 142X130 168 | 2,11
Переключатель однопо- люсный на два направле- ния ПП1-10/НЗ 6 41 1 | 86x59 55 | 0,156
2 | 86x59 76 | 0,156
3 | 65X59 51 0,140
Переключатель однопо- люсный на два направле- ния без нулевых положе- ний ПП1-10/4С 6 4 1 | 86X59 55 0,156
2 1 86X59 76 0,156
Переключатель двухпо- люсный на два направле- ния без нулевых положе- ний ПП2-10/4С 10 6 1 | 86X59 55 0,156
2 | 86x59 76 0,156
3 | 65x59 51 0,14
ПП2-25/4С 25 15 1 | 114X90 76 0,54
2 114X90 90 0,54
[^Переключатель вольтме- ТрОБЫЙ ППЗ — — 1 и 86x59 61,82 0,17
3 65X59 57 0,155
Переключатель для пу- ска асинхронного двигате- ля переключением обмо- ток со звезды на треуголь- ник ПП-25/1СБ для двигате- лей до 7 кет 25 15 2 152,5X115 150 1,3
ПП-60/1С для двигателей до 14 кет 60 40 1 | 152,5X130 | 159 2,5
2 | 152,5x130 | 177 2,5
Переключатель ревер- сивный ПП-10/2С 10 6 3 1 65X59 i 57 0,17
ПП-25/2С | 25 1 15 | 3 | 100X90 1 81 1 0,52
4*
62 ВЛЕКТРООБ0РУДОВАНИЁ И АВТОМАЁИДА ДОРОЖНЫХ МАД1ИН
Пакетные выключатели и переключатели предназначены для коммутации
электрических цепей постоянного тока напряжением до 220 в и переменного тока
напряжением до 380 в (табл. 18). Наибольшая частота отключений 300 в час.
Пакетные выключатели и переключатели рассчитаны для установки на
щитах, пультах, в коробках и других закрытых устройствах при температуре
окружающего воздуха от —40 до +40° С и относительной влажности до 80%.
В зависимости от способа монтажа пакетные выключатели и переключатели
выпускаются следующих исполнений:
с задним присоединением проводов, для крепления при помощи скоб к зад-
ней стороне панели;
при толщине панели до 4 мм — исполнение 1;
при толщине панели свыше 4 до 25 мм — исполнение 2;
с передним присоединением проводов, для крепления к передней стороне
панели — исполнение 3.
Выключатели и переключатели мгновенного действия предназначены для
коммутации цепей постоянного и переменного тока напряжением до 220 в. Они
рассчитаны для установки на панелях щитов и пультов для работы при тем-
пературе окружающего воздуха от —60 до +70° С. Выключатели и переключа-
тели имеют два фиксированных положения (табл. 19).
19. Данные выключателей и переключателей мгновенного действия
Тип Допускаемый ток в а Допускаемая на- грузка в вт Количество и характеристика контактов Г абаритные размеры в мм Толщина я 2 лн в мм Вес в г
План о « 05 ® + О М Ч ° О « з х S ЙОС
ТВ1-1 5 250 1 НО и 1 НЗ 41 X 17 35 1,6-4,5 35
ТВ1-2 5 250 2 НО и 2 НЗ 41 X 17 35 1,6-4,5 40
ТВ1-4 5 250 4 НЗ 41 X 17 35 1,6 —4,5 40
ТВ2-1 1 120 1 НО и 1 НЗ 35Х 13 18 ДО 7 23
ТП1-2 2 220 Два переключающих с общими точками 28х 17,5 25 ДО 7 26
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Для защиты электрических цепей от коротких замыканий и токоприемников
от перегрузок в продолжительном режиме работы рекомендуются: на движущихся
дорожных машинах — автоматические выключатели серий АО 15, АК50 и А3300,
а на стационарных дорожных машинах — автоматические выключатели се-
рий АП50 и АЗ 100.
Использование выключателей серий АК50, АЗ 100 и А3300 при температуре
окружающей среды ниже 0° С допустимо только по согласованию с заводами-
изготовителями выключателей. При этом необходимо применение незамерзающей
смазки.
Выбор автоматических выключателей производится по номинальному току
расцепителя и рабочему напряжению. Нагрузочный ток не должен превышать
номинальный ток расцепителя. По возможности расцепитель следует выбирать
с минимальным номинальным током.
Необходимо проверять выбранные выключатели по коммутационной способ-
ности. Ток короткого замыкания за выключателем не должен превышать допу-
ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
53
скаемую величину коммутационной способности выключателя. При определении
величины тока короткого замыкания необходимо учитывать сопротивление эле-
ментов цепи между источником питания и выключателем, лишь существенно
влияющих на величину тока. Необходимо также проверять выбранные выключа-
тели на несрабатывание от пусковых токов.
Технические данные автоматических выключателей серий АО 15, АК.50 и
АП50 приведены в табл. 20 и 21.
20. Исполнения однополюсных выключателей серии А015
по способу монтажа
Исполнение выключателя Габаритные размеры в мм
в плане высота от основания до лицевой стороны
Крепление с лицевой стороны 111,5X35 70,5
Крепление с задней стороны, иа уголь- никах с лапками, развернутыми наружу . . 122X49 70
Крепление с задней стороны, на уголь- никах с лапками, развернутыми внутрь . . 122X39 70
Крепление с задней стороны прислонное 122X39 70
Вес выключателя А015 0,35 кг. Выключатели АК.50 и АП50 выпускаются
в защищенном исполнении (пластмассовый кожух, вес 1,2 кг) и в брызгозащищен-
ном исполнении (металлический кожух, вес 3,5 кг).
Выключатели серии А015 рассчитаны на напряжение до 220 в постоянного
и переменного тока частоты 50 и 500 гц (два исполнения).
Выключатели серии АК50 рассчитаны на напряжение до 320 в постоянного
тока и до 400 в переменного тока частоты 50 гц.
Выключатели серии АП50 рассчитаны на напряжение до 220 в постоянного
тока и до 380 в переменного тока частоты 50—400 гц.
Данные в табл. 21 соответствуют нагрузке всех полюсов выключателя и
температуре окружающей среды: для выключателей А015 4-25° С; для выключа-
телей АК.50 +40° С; для выключателей АП50 +-35° С.
Кратность тока отсечки выключателей серии АП50 зависит от рода и частоты
тока.
23^еХНИЧеСКИе данные включателей серий АЗ 100 и А3300 приведены в табл. 22
Выключатели имеют различные исполнения по способу присоединения:
переднее или заднее.
Выключатели серий А3120, А3130 и А3140 могут быть снабжены двумя
нормально открытыми (НО) и двумя нормально закрытыми (НЗ) блок-контактами,
а также независимым (дистанционным) расцепителем с катушкой для кратко-
временного включения на напряжение 127, 220 и 380 в переменного тока частоты
50 гц и НО или 220 в постоянного тока.
Выключатели серии А3100 рассчитаны на напряжение до 220 в постоянного
тока и до 500 в переменного тока частоты 50—60 гц. При использовании
выключателей при частоте 400 гц номинальные токи тепловых элементов сни-
жаются на 6%.
Выключатели серии А3300 рассчитаны на напряжение до 320 в постоянного
тока (тип А3340 — до 220 в постоянного тока) и до 400 в переменного тока
частоты 50 гц.
54 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
21. Данные выключателей серий А015» АК50 и АП50 с комбинированными расцепителями
1 Предельный ток короткого замыкания в а Постоян- ный ток 1800 4500 1000 1000 1000 1500 1500 1500 2000 2000 2000
| Переменный ток Эффектив- ное зна- чение 1 1 1 0003 0003 0003 ООО г 0091 008 009 00fr 00£
Ампли- | туда 500 i 0006 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Кратность тока отсечки к номиналь- ному току уставки регулируется в пределах 10—15 । 10 7—10
Время срабатывания при кратности тока к номинальному току уставки о 0,8- —7 С£?К| 3 — —20 сек 1 — —10 сек 1
'ж < 1 ч 30 мин <30 мин
1 1 ч ” I <
3 ' о ш Ч ® н я « О Ч Н S u М О а X Л о CQ S Н йОси К м ай 1 1 1 — 1,6 | 1,6—2,5 2,5—4 4 — 6,4 6,4-10 10—16 16 — 25 25—40 30—50
Номинальный ток уставки расцепителя в а 1; 1,2; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12,5; 15; 20; 25; 30; 40; 45; 50 1,6 2,5 4 6,4 10 16 25 40 50
Тип выключателя »S 5Я « 3 г . 2 с_( 3 < 1 О g u S, О < 2 со £сч £ ю Ч о Ч о Ч - н О if, - 1Л о И < D’s ph < о. ю о н < АП50-ЗМТ трехполюсный и АП50-2МТ двухполюсный
ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ дорожных машин
55
22. Исполнения выключателей серий А3100 и А3300
с комбинированными расцепителями
Номинальный ток выключате- ля в а Тип двухполюс- ного выключа- теля Тнп трехполюс- ного выключа- теля Номинальный ток расцепителя в а Габаритные размеры в мм Вес в кг
В ысота Ширина Глубина двухпо- люсного трехпо- люсиого
100 А3113/1 АЗ 114/1 15; 20; 25; 30; 40; 60; 80 и 100 237 105 112 2,3 2,6
100 А3123 А3323 АЗ 124 А3324 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 80 и 100 259 153 112,5 3,6 4
200 А3133 А3134 120; 150 и 200 397 210 112 8,2 9,1
АЗЗЗЗ А3334 120; 160 и 200
600 А3143 А3144 250; 300; 400; 500 и 600 561 217 151 17,4 19,4
А3343 А3344 250; 320; 400; 500 и 600
23. Коммутационная способность блок-контактов
выключателей A3I20, A3I30 и A3I40
Род тока Напряжение в в Род нагрузки Предельный отключаемый ток в а Предельный включаемый ток в а
Постоянный 220 Индуктивная Неиндуктивная 0,15 1 10
Переменный 220 Индуктивная Неиндуктивная 0,4 1 10
380 Индуктивная Неиндуктивная 0,25 0,35
РЕЛЕ МАКСИМАЛЬНОГО ТОКА И ТЕПЛОВЫЕ РЕЛЕ
Для быстродействующей защиты источников энергии от коротких замыканий
в токоприемниках и цепях, а также для защиты токоприемников от перегрузок
рекомендуются;
на движущихся дорожных машинах — реле максимального тока серий
РЭМ-65 и РЭМ-650;
на стационарных дорожных машинах — реле максимального тока серий
РЭ-570 и РЭВ-2110 (табл. 24).
Для небыстродействующей защиты от перегрузок в продолжительном режиме
работы на дорожных машинах рекомендуются тепловые реле серий ТРТ100,
ТРА и ТРВ (табл. 25—27).
Выбор реле максимального тока производится по номинальному току и току
срабатывания.
Выбор тепловых реле производится по номинальному току.
Отключаемый ток реле при срабатывании должен соответствовать коммута-
ционной способности контактов.
56
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
'анные реле максимального тока
и Й о < CQ м сч 1,5—2,5 СЧ 04
! Габаритные размеры 1 в мм >> ж и\о ° 107—119 О 145
Ши- рина i о ю g
Высота 90—135 °
| Контакты । Разрываемый ток в а при напряжении тока в в постоянный ' 220 | 0,2—0,5 0,8-2 0,8—2
о 0,5—1 ! 1 О] 2—4 1
Q.S 2 V S я с 380 | 1 2 2
Количест- во 1 1 НО и 1 НЗ 1 Я X S СО ох со^^4 1 НО и 1 НЗ i
- ' к О 1 Зял sgj ч « О* Я! К о 3 в и d ь я ° а“ S и С 5 * \О и 150—170 1 130—350 ! । 70—300 S о СО S Г- 1 5 । О Д О — сч — сч
Номинальный ток в а 2,5; 5; 10; 15; 25; 50; 100 2,5; 5; 10; 15; 25, 50; 100; 150; 300, 600 1,5; 2,5; 5; 10; 25; 50; 100; 15и; 300; 600; 1200 2,5; 5; 10; 20; 40; 50; 80; 100; 150; 300; 600
Возврат реле в исходное поло- жение Самовозврат 1 Самовозврат Ручной Электромагнит- ный, 110 или 220 в постоян- ного тока 1 Самовозврат : Ручной 1 Самовозврат Ручной
'.Тип реле 1 РЭМ-65 РЭМ-651 РЭМ-651Р РЭМ-651Д РЭ-571 РЭ-57 2 РЭВ-2111 РЭВ-2112 I
Род тока Ц1ЧННК0100Ц уинномэбэц
ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
57
25. Данные тепловых реле серий ТРТ100
Тип реле Номи- нальный ток в а Время срабатывания в сек. при токе, шестикратном от номинального Габаритные размеры в мм Вес в кг
в ХОЛОДНОМ состоянии после нагрева номинальным током Высо- та Шири- на Глу- бина
ТРТ111 ТРТ112 ТРТ113 ТРТ114 ТРТ115 ТРТ121 1,75 2,5 3,5 5 7 9 3—15 0,5
ТРТ122 ТРТ131 ТРТ132 ТРТ133 ТРТ134 ТРТ135 ТРТ136 ТРТ137 ТРТ138 ТРТ139 11,5 14,5 18 22 28 35 45 56 71 90 4—15 0,8 120 32 но 0,55
ТРТ141 ТРТ142 НО 140 5—20 1,2 160 32 110 0,7
ТРТ151 ТРТ152 ТРТ153 ТРТ154 ТРТ155 ТРТ156 ТРТ157 155 190 230 285 360 450 550 5 — 20 1,2 180 60 181 2
26. Данные тепловых реле серий ТРА и ТРВ
ТР7 ТРВ Габаритные размеры в мм
Тип Номнналь- 1 ный ток —ус- 1 тавка тока срабатыва- ния в а Тип Номиналь- ный ток—ус-1 тавка тока i срабатыва- । ния в а । Высота Ширина Глубина Вес в кг
ТРА-7 ТРА-8 ТРА-9 ТРА-10,5 ТРА-12 ТРА-14 ТРА-16,5 ТРА-20 ТРА-23 ТРА-27 ТРА-31 ТРА-34 ТРА-38 ТРА-44 7 7,5 8 8,5 9 10 11 — 12 13 14 15 16,5 18 19,5 21 23 25 27 29 31 33 35 - 38 41 44 48 ТРВ-7 ТРВ-8,5 ТРВ-10 ТРВ-12 ТРВ-14 ТРВ-16,5 ТРВ-19,5 ТРВ-22 ТРВ-26 ТРВ-30,5 ТРВ-36 7 7,7 8,5 9 10 11 12 13 14 15 16,5 18 19,5 21 23 25 27 29 31 33 36 40 100 51 46 0,18 — —0,22
58
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
Продолжение табл. 26
ТРА ТРВ Габаритные размеры в мм
Тип Номиналь- ный ток—ус- тавка тока срабатыва- ния в а Тип Номиналь- ный ток—ус- тавка тока срабатыва- ния в а Высота Ширина Глубина Вес в кг
ТРА-52 ТРА-60 ТРА-71 ТРА-84 ТРА-100 ТРА-119 ТРА-140 ТРА-166 ТРА-196 52 57 62 67 72 78 84 92 100 ПО 120 132 144 158 172 186 200 215 ТРВ-43 ТРВ-51 ТРВ-61 ТРВ-73 ТРВ-87 ТРВ-104 ТРВ-124 ТРВ-148 ТРВ-176 44 48 52 56 61 67 73 80 87 95 104 114 124 136 148 162 180 200 125 (с шунтом) 51 48 0,43 — —0,5
При батывания. и е ч а н и . Реле может иметь одну из указанных уставок тока сра-
27. Коммутационная способность контактов тепловых реле
Тип Разрываемый ток в а при напряжении в в
500 380 220 110
переменный постоянный
ТРТ100 ТРА, ТРВ 10 10 10 0,5 1 1 2,5
Напряжение главной цепи реле до 500 в (для реле ТРА и ТРВ — до 380 в).
Реле серий РЭМ-65 и РЭМ-650 изготовляются для переднего присоединения.
Реле серий РЭ-570 и РЭВ-2110 на токи до 50 а изготовляются для переднего
присоединения. На большие токи реле серии РЭ-570 изготовляются для переднего
или заднего присоединения, реле серии РЭВ-2110 — только для заднего при-
соединения. В табл. 24 меньшие значения тока, разрываемого контактами, соот-
ветствуют индуктивной нагрузке.
Ток срабатывания реле ТРТ можно регулировать в пределах 85—115%
номинального.
ЭЛЕКТРОПРОВОДКИ НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
На передвигающихся дорожных машинах должны применяться провода
и кабели с медными жилами с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией. На ста-
ционарных дорожных машинах временных и постоянных следует применять
силовые и контрольные кабели и провода с алюминиевыми жилами.
Выбор их сечений для передвигающихся дорожных машин производится:
1) по механической прочности;
2) по нагреву нагрузочным током;
3) по термической устойчивости при коротких замыканиях.
ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
59
Для стационарных дорожных машин выбор проводов и кабелей производится
только по п. 2 и 3.
Выбор минимальных сечений в лш2 медных токопроводящих жил по механи-
ческой прочности осуществляется по данным, приведенным ниже.
Кабели шланговые для подвижной прокладки с числом
жил до трех......................................... 2,5
Кабели шланговые для подвижной прокладки многожиль-
ные ................................................ 1
Изолированные провода в трубах и металлических рукавах 1
Провода для монтажа панелей и аппаратов.............. 0,5
Выбор кабелей и проводов с медными жилами с резиновой и полихлорвини-
ловой изоляцией по нагреву нагрузочным током производится по табл. 29 и 30.
28. Кабели и провода с медными жилами для передвигающихся
дорожных машин
Марка кабеля или провода Краткая характеристика Характер прокладки Температура окружаю- щей среды в °C Напряжение тока в в
посто- янного пере- мен- ного
НРШМ (много- жильный) Кабель с резиновой изо- ляцией, в резиновой него- рючей маслостойкой обо- лочке Подвижная От —30 ДО +40 1000 700
КРПТ Кабель с резиновой изо- ляцией, в резиновом шлан- ге, для тяжелых условий работы Подвижная От —30 до 4-50 1000 500
ПРГ-500 ПРГ-3000 Провод с резиновой изо- ляцией, гибкий, для сухих и сырых помещений Неподвиж- ная От —40 ДО +50 1000 3000 500 3000
пгв Провод с полихлорвини- ловой изоляцией, гибкий, для сухих и сырых поме- щений Неподвиж- ная От —40 ДО +50 1000 500
УВГ Провод с полихлорвини- ловой изоляцией, гибкий, для полевых условий Неподвиж- ная От —50 ДО +70 550 380
УВОГ Провод с полихлорвини- ловой изоляцией, особо гибкий, для полевых усло- вий
АОЛ Провод автомобильный с резиновой изоляцией, в лакированной маслостой- кой оплетке Неподвиж- ная От —50 До +60 36 36
АОЛ Б Провод автомобильный с резиновой изоляцией, в лакированной маслостой- кой оплетке, бронирован- ный
ПГВА Провод автомобильный с полихлорвиииловой изо- ляцией, маслостойкий Неподвиж- ная От —40 до +60 36 63
60
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖИЫ X М А ШИН
При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы с про-
должительностью рабочего периода не более 4 мин в качестве допустимой расчет-
ной токовой нагрузки медных проводников сечением 16 лглг2 и выше (алюминие-
вых — сечением 25 лиг2 и выше) следует принимать нагрузку длительного режима,
Д.4. °-875
умноженную на коэффициент , где ПИ—относительная продолжитель-
ность включения.
Для проводников меньших сечений допустимые нагрузки принимаются
как и для длительного режима.
Для термической устойчивости кабелей и проводов при коротких замыка-
ниях должна быть обеспечена кратность номинального тока расцепителя авто-
матического выключателя с нерегулируемой обратно-зависимой от тока харак-
теристикой по отношению к длительно допустимым нагрузкам кабелей и проводов
не более 100%.
Допустимые токовые нагрузки кабелей и проводов при расчетной темпера-
туре окружающего воздуха 25° Си допустимом нагреве жил Д-65° С приведены
в табл. 29 и 30.
Наружный диаметр, вес кабелей и проводов, рекомендуемых для проводок
на дорожных машинах, приведены в табл. 31—35.
29. Допустимые длительные токовые нагрузки
на шланговые кабели с медными жилами
Сечение жилы в мм2 Токовые нагрузки в а кабелей Сеченне жилы в мм2 Токовые нагрузки в а кабелей
одножиль- ных двухжиль- ных трех- жиль- ных одножиль- ных двухжиль- ных трех- жиль- ных
0,5 12 6 65 55 45
0,75 16 14 10 90 75 60
1.0 __ 18 16 16 120 95 80
1,5 23 20 25 120 125 105
2,5 40 33 28 35 190 150 130
4 50 43 36 50 235 185 160
70 290 235 200
30. Допустимые длительные токовые нагрузки на провода
с медными жилами с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией
л ч я Токовые нагрузки в а ч я Токовые нагрузки в а
про- Провода, проложенные в одной трубе про- Провода, проложенные в одной трубе
й ф я 3 о 6 >< К Л 6 2 я я й ф . ф ® 3 о 6 * я я о * я 2 .. 2 2
tf я < я я я и я ч а й я - . я я
ф я ss ф О я ио? К Ч о два о жиль три 0 жиль .ф я о й один двух- жнль одни трех- жнль Сечек в мм Я ф Д ° я g- а. 5 я ±7 о н С Ч о два о жиль три 0 жнль Си я 2 ° ч ф ч S я о я 1 ОДИН двух- жнль , одни трех- 1 ЖНЛЬ'
0,5 11 35 170 135 125 115 125 100
0,75 1 15 —— — —- — — 50 215 185 170 150 160 135
17 16 15 14 15 14 70 270 225 210 185 195 175
1,5 23 29 17 16 18 15 95 330 275 255 225 245 215
2,5 30 27 25 25 25 21 120 385 315 290 260 295 250
4 41 38 35 30 32 27 150 440 360 330 — —
6 50 46 42 40 40 34 185 510 —— — __
10 80 70 60 50 55 50 240 605 — — — —
16 100 85 80 75 80 70 300 695 —— — — —
25 140 115 100 90 100 85 400 830 — — — — —
ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
61
31. Наружный диаметр и вес многожильных кабелей НРШМ
Число жнл Номинальное сечение жил в мм2
1 1,5 2,5
Диаметр в мм Вес в кг/ км Диаметр в мм Вес в кг/км Диаметр в мм Вес в кг/км
4 12,6 212 13,3 247 16,5 383
5 13,5 246 15,3 328 17,8 450
7 15,5 344 16,4 405 19,1 564
10 18,8 462 20 546 23,6 770
12 19,3 515 20,5 614 24,3 > 876
14 20,2 576 21,5 690 25,4 987
16 21,1 636 22,5 764 26,8 1104
19 22,1 721 23,6 872 28,1 1267
24 25,4 887 27,2 1077 33,6 1654
27 25,9 965 27,7 1175 34,3 1810
30 26,8 1049 28,7 1281 35,4 1972
33 27,7 1133 29,7 1387 36,8 2139
37 28,7 1242 31,8 1605 38,1 2353
32. Наружный диаметр и вес кабелей марки КРИТ
Номинальное сечение жилы в мм2 Одножиль- ные Двухжиль- ные Трехжиль- ные Двухжильные с нулевой ЖИЛОЙ Трехжнльные с нулевой ЖИЛОЙ Сечение нулевой 1 жилы в мм2
Диаметр в мм Вес в кг/км Диаметр в мм Q * ^0 CQ у Диаметр в мм о * CQ к Диаметр в мм м у « Диаметр в мм : Вес в 1 кг/км
2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 8,5 9 10 12,5 13,5 17 19 21 24 95 115 142 224 293 466 606 782 1070 13,5 14,5 17 23 25,5 32 34 38 43,5 216 267 365 684 876 1407 1687 2172 2930 14 16,5 18 24,5 26,5 33,5 36 41 46 261 352 446 827 1073 1726 2102 2810 3674 14 16,5 18 24,5 26.5 33,5 36 41 46 252 342 430 790 992 1601 1902 2545 3346 16 17,5 20,5 26,5 31 36,5 39 44,5 50 336 416 563 960 1345 1980 2386 3202 4236 1,5 2.5 4 6 6 10 10 16 25
33. Наружный диаметр и вес одножильных проводов
марок ПРГ-500 и ПГВ
Номи- нальное сечение жилы в мм2 ПРГ-500 ПГВ Номи- нальное сечение ЖНЛЫ в мм2 ПРГ-500 ПГВ
Диаметр в мм Вес в кг/км Диаметр в мм Вес в кг/км Диаметр в мм Вес в кг/км Диаметр в мм Вес в кг/км
0,75 3,8 24 3,1 16 35 13 446 11,9 402
1 4 27 3,3 20 50 14,9 603 13,8 547
1,5 4,3 33 3,6 25 70 17,3 818 16,2 754
2,5 4,8 46 4,5 41 95 20,3 1119 18,3 1020
4 5,3 63 5 58 120 22 1359 __
6 5,9 87 5,6 81 150 24,5 1679
10 8,6 153 6,9 1'28 185 26,8 2104
16 9,7 224 8,6 193 240 30,2 2725
25 12 350 10,9 309 300 33,8 3285
400 37,8 4397 — —
62
ЭЛЕКТРООБОРУДОВА НИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
34. Наружный диаметр и вес одножильных проводов УВГ и УВОГ
Номинальное сеченне жнлы в мм2 УВГ УВОГ
Диаметр в мм Вес в кг/км Диаметр в мм Вес в кг/км
1.5 3 20 3 21
2,5 3,7 33 3,8 34
4 4,6 53 4,9 52
6 5,4 77 5,5 72
10 6,9 126
16 8,2 189 —
25 9,6 281 — —
35. Наружный диаметр и вес одножильных проводов АОЛ,
АОЛБ и ПГВА
I
Номиналь- ное сече- ние жилы в мм АОЛ АОЛБ ПГВА
Диаметр в мм Вес в кг/км Диаметр в мм Вес в кг/км Диаметр в мм Вес в кг/км
0,5 2,4 8,7
0,75 1 —. —— — 2,7 11,7 .
3,4 22 4,7 31 2,8 14,3
1,5 4,2 29 5 38 3,2 20
2,5 4,7 40 5,5 49 4 33
4 5,2 55 6 66 5 53
6 5,8 76 6,6 88 6 80
10 8 138 8,8 155 8 126
16 —— — 9 190
25 — — 10,7 286
35 — 12 393
43 — — — — 12,5 469
Технические данные негерметичных рукавов РЗ-Ц из стальной оцинкованной
ленты, рекомендуемых для механической защиты кабелей и приводов на дорож-
ных машинах, приведены в табл. 36.
36. Данные по негерметичиым рукавам РЗ-Ц
из стальной оцинкованной проволоки
Диаметр в Мм 3 Диаметр в мм 3 h? Д S * ® . s оЗ
। s S Я я S « я К» * а 1 «яа. леныи ус из- в мм Я =5 К Й5 И я p-ж а , я*4 5, и а 1 пог.
s £ К я а В S CQ Я 2 «if им S О *4 ДЮ О Ф * CQ а Найт ради гиба S £ о 5 KS Г Д ~’Я В в S <и оз Ж S «до ЙКЮ Вес в кг Найт ради гиба
3,8 3,6 6,3 0,062 40 20 19 25 0,45 170
6 5,7 8,3 0,12 40 22 21 27 0,53 200
8 7,8 10,9 0,16 40 25 24 30 0,58 200
10 9,6 13 0,2 65 29 28,5 33,6 0,65 250
11 10,9 14 0,22 65 32 31 37 0,72 350
12 11,8 15,8 0,28 90 38 37 43 0,85 350
15 14,6 19 0,38 120 50 48,5 57,5 1,4 405
18 17,5 22,4 0,44 150 60 59 69,5 1,8 450
75 73,5 83,5 2,7 600
ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
63
ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Электроприводом называется совокупность электрических машин, устройств
и аппаратов, используемых для преобразования электрической энергии в меха-
ническую.
На движущихся и стационарных дорожных машинах применяются электро-
приводы, характеристика которых приведена в табл. 37, а основные расчетные
формулы — в табл. 38.
37. ‘Разновидности электроприводов дорожных машин
Наименование раз- новидности элек- тропривода Краткая характеристика Примечания
Групповой сило- вой Индивидуальный силовой Многодвигатель- ный силовой Групповой тяго- вый Многодвигатель- ный тяговый Один электродвигатель приво- дит в движение несколько оди- наковых или различных машин или механизмов Один электродвигатель приво- дит в движение только одну машину или один механизм На одной машине для привода ее рабочих органов применено несколько электродвигателей. Если число двигателей равно числу рабочих органов—привод многодвигательный, индивиду- альный. Если от каждого из не- скольких двигателей приводятся в движение по два и более рабо- чих органов—привод многодви- гательный групповой Все движители (гусеницы или колеса) приводятся от одного электродвигателя Каждый движитель приводится от отдельного электродвигателя Используются в длитель- ном и повторно-кратковре- менном режимах работы Применяются на посто- янном и переменном токе на движущихся и стацио- нарных дорожных маши- нах для приводов разных нетяговых механизмов как отдельно, так и в комбина- циях с другими типами приводов (механическим или гидравлическим) Используются в часовом режиме работы. Приме- няются на постоянном и переменном токе только на движущихся дорож- ных машинах для привода механизмов хода как от- дельно, так и в комбина- циях, чаще всего, с меха- ническими приводами
38. Основные расчетные формулы и характеристики электродвигателей
Наименование величины Расчетная формула Обозначения
Мощность в кет Мп 975 р= -PL 102 М — момент на валу в кГм п — скорость враще- ния вала в об/мин
Энергия движущегося тела в вт-сек Эк = 9,81^_ ^ = 9,8.2^ F — сила, действую- щая на тело, в кГ
Угловая скорость вра- щения Маховой момент в кГлг2 Статический момент на- грузки, приведенный к валу двигателя в кГм пп “ зсГ GO2 =4.9,81-J М ^м^—L ст П Т} М =Ft —• — cm со Г) v — скорость движе- ния тела в м/сек со — угловая скорость вращения в \/сек J — момент инерции вращающегося те- ла в кГм-сек2
64
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
Продолжение табл. 38
Наименование величины Расчетная формула Обозначения
Момент инерции или ма- ховой момент, приведенные к валу двигателя Уравнение движения электропривода То же То'же в установившемся режиме Время пуска (—) или торможения (+) при по- стоянном динамическом мо- менте Условие устойчивой ра- боты электропривода Скольжение Коэффициент полезного действия машины постоян- ного тока Электромагнитный мо- мент, развиваемый двига- телем постоянного тока -А / v, V GD2 = 365G — к п ) Мдв ~~ Mcm = J ~dT Мдв ~ Мст= GD2S75'~dF Мдв ~ Мст, = 0 t — ^дв ст GD2 п 375 ’ Мдв Т Мст dMde dMcm dn "" dn п0—п s = По ^0 ~~~ М S ~ Йо р 11 “ UI М = кмф!я, . 1 PN где kM~ 61,6 а пл — скорость враще- ния вала в об[мин Mi— момент на этом валу в кГм Vi‘, Fi — скорость поступа- тельно-движущих- ся частей меха- низма в м.!сек и сила, действую- щая на них, в кГ Т} — к. п. д. передач между точкой при- ложения момента Мj или силы Fi и валом двигателя Ji — момент инерции вращающихся ча- стей механизма mi — масса постула- те льно-движущих- ся частей меха- низма в кГ-сек2-м G — вес поступательно- движущихся ча- стей механизма в кГ М^в — момент, развива- емый двигателем, в кГм t — время пуска или торможения в сек п0 — скорость враще- ния при идеаль- ном холостом ходе (синхронная—для асинхронных дви- гателей) в об[мин соо—угловая скорость (синхронная) в Цсек U — напряжение в в I ~ ток в а ф — магнитный поток в вб 1я — ток я коря в а р — число пар полюсов
ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ДОРОЖИ Ы X МАШИН
Продолжение табл. 38
Наименование величины Расчетная формула Обозначения
Электродвижущая сила, индуктируемая в якоре, в в Критический (максималь- ный) момент асинхронного двигателя, развиваемый в двигательном (-]-) и ге- нераторном ( —) режимах Е = ked>n, , 1 PN . Где ke =-60~-~ ’ ^«1,03^ ту 2 _ Ь46 иф N — число активных проводников об- мотки якоря а — число параллель- ных ветвей обмот- ки якоря U& — фазовое напряже- ние сети в в ri — активное сопро- тивление фазы об- мотки статора в ом хк — реактивное сопро- тивление коротко- го замыкания в ом — реактивное сопро- тивление фазы об- мотки статора в ом
К п° rl±Vrb-^ хк = xi + х2
Критическое скольжение, г2 s = ± г<£ х 2 — активное и реак- тивное сопротив- ления обмотки (фазы) ротора,при- веденные к обмот- ке статора, в ом U1 — линейное напря-
при котором момент асин- хронного двигателя при- нимает максимальное зна- чение в двигательном ( — ) и генераторном (—) режи- мах Коэффициент трансфор- мации асинхронного двига- теля Скорость идеального холостого хода (синхрон- ная) в об[мин r2 = г2^ ’ - :: k2 Л"2 — t 0,95(7,
Е 60? жение статора в в Е — напряжение между кольцами непо- движного разом- кнутого ротора в в f — частота питающей сети в гц р — число пар полюсов
МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Зависимость скорости вращения якоря (ротора) электродвигателя от раз-
виваемого им вращающего момента называется механической характеристикой
двигателя.
Различают естественные и искусственные механические характеристики.
Естественную механическую характеристику имеет двигатель, подключенный без
дополнительных сопротивлений к источнику электрической энергии с номиналь-
ными напряжением и частотой (при переменном токе). При отличии напряжения
или частоты от номинальных, при включении в схему дополнительных сопро-
тивлений, а также при специальных схемах включения двигателя имеют место
искусственные механические характеристики. Основные формулы для расчета
характеристик двигателей даны в табл. 39. Критерием оценки механических
характеристик является жесткость, равная отношению
о , ~ ДМ
v ~~ dn Дп '
5
Бородачев и др. 304
66 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖИЫX МАШИН
Характеристики, для которых р = оо, называют абсолютно жесткими;
при р = 40-J- 10 — жесткими, а при р < 10 — мягкими.
Рис. 1. Схема включения и скоро-
стные характеристики двигателя
независимого возбуждения
Рис. 2. Схема включения и скоростные харак-
теристики двигателя последовательного возбуж-
дения
Рис. 3. Схема включения и механические характеристики асинхрон-
ного двигателя с контактными кольцами
ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
67
39. Формулы для расчета характеристик двигателей
Наименование характеристики, способ регулирования Уравнение характеристики Условия получения характеристики | Кривая I на рис.
Двигатели Естественная скоростная Искусственная скоростная Шунтирование якоря двигателя Регулирование скорости ослабле- нием потока двига- теля Регулирование скорости изменени- ем напряжения Скоростная ха- рактеристика при динамическом тор- можении Двигатели л Естественная скоростная Искусственная скоростная (рео- статная). Введение дополнительного сопротивления в цепь якоря постоянного тока независим ___U гя П кеФ я кеФ V м Гя п ~ М , . . 9 кеф кекмф U гя + aRd П кеФ я кеФ а — Rui + Rd U гя П кеФ^ я кеФх п — Ег — I Гя Гя' г кеФ я где гя г — сопротивление якоря генера- тора В ОМ', п = М Гя + гя.г кеф ' W>2 _ , гя + Rmd я кеФ ('я < °) остоянного тока последовате U _7 Гя. кеф[1) я А<гф(/) п = U _ м Гя кеф(1) ‘ *Л<Ф(7) --^—д *Сф(/> я кеф(1) При const: е \ и-'ягя ) ’ ого возбуждения (рис. 1) Нормальная схема вклю- чения Ro = 0: R — <о: 1. = 1м и Ш О QH Схема с шунтированием якоря двигателя Rd* °- Rtu* 1в = 1вН Нормальная схема вклю- чения = Ф1 < фн U А rt Якорь двигателя вклю- чается на якорь отдельного управляемого генератора; Система Г — Д кд = гя.г- Г^'вн Якорь двигателя замыка- ется на ограничивающее сопротивление Е.ш = Rmd', ?в 1вн льного возбуждения (рис. 2) Нормальная схема вклю- чения Rd = °- То же, но R& 4= 0 1 2 3 4 5 1 2
5*
68
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
Продолжение табл. 39
Наименование характеристики, способ регулирования Уравнение характеристики Условия получения характеристики Sg CQ S S
Искусственная скоростная Шунтирование якоря и обмотки возбуждения Характеристика при динамическом торможении: с самовозбу- ждением с независи- мым возбужде- нием Естественная механическая (Приближенная формула) Искусственная (реостатная) меха- ническая характе- ристика асинхрон- ного двигателя с контактными коль- цами. Введение до- полнительного ак- тивного сопротивле- ния в цепь ротора Искусственная механическая ха- рактеристика асин- хронного двигателя с контактными коль- цами „ = ! r- + aR0 М>(Л я *еф(/) _ . ra+Rmd П я кеФ(1} „ _ т гяд Rmd я ke<S где Ф = /(/даз) = const; iHe3 — ток обмотки воз- буждения Асинхронные двигатели м = мк = S , sK.e , „ ~s + SK-e s sK.e = MX + Kv-l), <7 = 0,1 —0,2 для дви- гателей серии A2 и А02; q = 0,2-4- 1,0 для крано- вых электродвигателей м = м к . s SK. и ' SK.U' s _ Г2 + Rd к. и ь ке Г2 При М = const: su = Rd + r2 se r2 2,92 M = . -— E2KS 12 ~ ~ • ток ротора Ksz Схема с шунтированием якоря и обмотки возбуж- дения двигателя Rd * 0; Rtu=fs° Якорь двигателя замыка- ется на ограничивающее сопротивление *и1 “ ^-тд рис. 3) Нормальная схема вклю- чения s sk е — номинальное и критическое скольжения для естественной характе- ристики; М^—критический момент То же, но 4= 0 s , sk и~Рабочее и кри- тическое скольжения для искусственной ха рактери- стики Нормальная схема вклю- чения Rd = Rp + Rdo6 R-доб ~~ дополнительное активное сопротивление в цепи ротора; 3 4 5
ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
69
Продолжение табл. 39
Наименование характеристики, способ регулирования Уравнение характеристики Условия получения характеристики
Введение в цепь ротора дополнитель- ных активных со- противлений, шун- тированных реак- тивными сопроти- влениями (реакто- рами) г> г 2 2 Rpr + Xps hxy Z=Vx? + W, r^Rp+Rd x-x2s+ , ' +*ps zp=V^p+x\ Zp—полное сопротивле- ние ротора; Rp, Хр — активное и ре- активное сопротивления шунтирующих реакторов; х2 — реактивное сопро- тивление обмотки ротора
Кривая
на рис.
Частотное управление асинхронным двигателем
Искусственная м > Нормальная схема вклю-
механическая ха- рактеристика асин- хронного коротко- замкнутого двига- теля при частотном регулировании sq> , skh skh SV где MKH, sKH — значения момента и скольжения при номинальной частоте чения. Двигатель питается от источника переменного тока, напряжение и час- тота которого изменяются
Ф f . и = 7-' а=Т 1 н 1
Искусственная механическая ха- рактеристика асин- хронного коротко- замкнутого двига- теля при частотном регулировании по основному закону „ ,, 1 [ U \2 М = М — —, н IM где Мн, Uн~ момент и напряжение при работе на естественной характерис- тике; М, U — момент и напря- жение при работе на ис- кусственной характерис- тике Асинхронный двигатель питается от источника пе- ременного тока, напряже- ние н частота которого из- меняются согласно соотно- шению U _ f / М~ ин ~ fuV Мн ’ Если М = const, то за- кон регулирования приоб- ретает вид
и = const
Искусственная механическая ха- рактеристика асин- хронного КЗ дви- гателя при частот- ном регулировании при постоянном на- пряжении: М = Л4„ — м ф Асинхронный двигатель питается от источника пе- ременного тока, напряже- ние которого поддержива- ется постоянным, а частота изменяется по закону f i/Ti"
и = ин fH V м где Мн, Нн — момент, на-
пряжение при fH
М, U — момент, напряже- ние при f
70
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВ ТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
Моменты инерции и маховые моменты тел вращения даны в табл. 40.
40. Моменты инерции и маховые моменты тел вращения
Наименование Размеры Моменты инерции в кГм-сек* Маховой момент в кГм2
Сплошной ци- линдр - 0 г2 т “F
Полый ци- линдр ...... ' ч 77////////А ] '/////////Л S 1 — Ю W | ЮЮ 1— _ 2 2 а Г1“Г2 2
Сплошной ко- нус ...... о 0,3mr2 1,2gmr2
Полый шар . . г 0 D 2 R5—гъ 5 т Rs—r3 8 R5 — г5 5 gm «З-гЗ
Сплошная призма ..... т 1J -ь- Ь2 -~п с2 , &2+с2 4«m 12
Оптимальное значение передаточного числа механизма, при котором обеспе-
чивается минимальное время пуска данного двигателя, определяется по формуле
где iOnm — оптимальное значение передаточного числа; — приведенный мо-
мент инерции механизма в кГм-сек2; Мс, М — момент сопротивления и крутя-
щий момент на валу двигателя в кГм; J — момент инерции двигателя в кГм-сек2.
Приближенное значение махового момента электродвигателя при известном
весе якоря (в кГ) и диаметре якоря Оя (в м) определяется по формуле GD2 =
— кГм2 с точностью 124-15%.
электроприводы Дорожных машин
71
ОСОБЕННОСТИ ПУСКА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
ОТ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОВ СОИЗМЕРИМОЙ МОЩНОСТИ
На движущихся дорожных машинах чаще, а на стационарных — реже,
в качестве источников энергии применяются дизель-генераторы переменного тока,
от которых питаются двигатели, имеющие мощности, соизмеримые с мощностью
синхронного генератора. При пуске такого асинхронного двигателя напряжение
на зажимах синхронного генератора может уменьшиться до значения, при кото-
ром устойчивая работа остальных потребителей становится невозможной, а на-
груженный включаемый двигатель не пускается. Поэтому необходимо правильно
выбрать соотношение мощностей двигателя и генератора (табл. 41), характери-
зуемое коэффициентом соизмеримости т:
т =
m = kok
“нг
где Рнг, РНд — номинальные мощности генератора и двигателя в кет-, хд, х —
, _____________________________________________________ Pda COS
реактивные сопротивления генератора, двигателя в ом; k0= —os<p-------
коэффициент, в котором EdK — э. д. с. холостого хода генератора, соответствую-
щая режиму короткого замыкания генератора, при 1КЗ = 1нг; UH, 1нг — номи-
нальные напряжение и ток генератора; г],; — к. п. д. двигателя; cos <рнг, cos <р„з—
номинальные коэффициенты мощности генератора и двигателя; k — коэффициент
краткости пускового тока двигателя.
Есть и другое выражение для определения т:
1,2 у .
т = ТГ ав - 1 >
и п
где с = /— ; ien; iefl; iexx— ток возбуждения генератора при пуске, в номи-
1вхх
нальном режиме и режиме холостого хода; i— ток возбуждения генератора при
пуске, отнесенный к номинальному току возбуждения генератора.
__ 1вП
le i ’
1вн
Un — напряжение генератора при пуске.
Задаваясь минимальным значением напряжения на зажимах генератора
по условиям пуска Un, можно определить коэффициент соизмеримости т при
разных кратностях форсирования возбуждения генератора.
Данные о допускаемых мощностях двигателей приводятся в каталогах
заводов — изготовителей генераторов. Так, синхронные генераторы типа ЕСС
обеспечивают пуск асинхронного короткозамкнутого электродвигателя мощ-
ностью, достигающей 70% мощности генератора. За счет действия системы
компаундирования напряжение генератора снижается не более, чем на 40% от
номинального значения.
Выбор электродвигателя по условиям нагрева и проверку его на допустимое
число включений следует осуществлять по данным табл. 42 и 43.
72 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
41. Выбор предельной допустимой мощности асинхронного двигателя
при пуске от генератора соизмеримой мощности
Порядок расчета Расчетная формула Обозначения
Исходные данные для расчета Даны параметры генератора: напряжение U мощность Рн; ток ZH; ток возбуждения генератора номинальный i и холостого хода 1вхх> реак- тивное сопротивление по про- дольной оси xj (в ом) Задается (или принимается по условиям пуска) величина напряжения генератора при пуске Задается кратность форси- рования тока возбуждения генератора при пуске (в до- левых единицах) Определяется коэффициент соизмеримости При автоматическом регу- лировании напряжения гене- ратора по току статора Определяется реактивное сопротивление электродвига- теля По каталогу выбирается тип электродвигателя по условию те Л. ь - з , 1 1 1 -Я-.03 “ "е '3 Г Л <£> „ сч е я I _ II 5 = л + 14 ; л 11 " II кЪ 1 е g | г II g m Un 1ехх> гвн. ^вп хкат — коэффициент со- измеримости; — напряжение ге- нератора при пуске -—ток возбужде- ния генератора в номинальном режиме и режи- ме холостого хода — максимальное значение тока возбуждения ге- нератора при пуске 1вхх — коэффициент усиления систе- мы автоматиче- ского регулиро- вания (САР) по току генератора •—ток генератора при пуске — номинальный ток генератора — реактивное со- противление двигателя в ом — каталожное зна- чение реактив- ного сопроти- вления двигате- ля в ом
Примечания: 1. Расчет можно произвести для нескольких значе-
ний i
2. При Известном значении m установившееся значение напряжения гене-
ратора в процессе пуска определяется по формуле
ип = 1 + m с1в
ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
73
42. Выбор электродвигателя по условиям нагрева
Примечания = 2,0 -е- 2,5 для двигателей по- стоянного тока параллельного и последовательного возбуждения = 1,5 — 3,0 для асинхронных дви- гателей
Обозначения Р — фактическая (требуе- мая) мощность в кет М —момент нагрузки в кГм ^зап > 1 — коэффициент запаса 1н\ Мн — номинальные ток, момент 1э; Мэ — эквивалентные ток, момент Л/тах: /тах~максималь- ные момент, ток (каталож- ные) ^тахр’ ^тахр“макси’ мальные момент, ток на- грузки mk' т1 — кратность до- пустимой перегрузки по моменту и току 1п‘, 1Т — пусковой и тор- мозной ток в а — время пусков, торможений в сек; tQ — продолжительность пауз в сек
| Формулы средних и эквивалент- 1 ных величин, по которым осу- ществляется проверка Н Ъ + т? _ Vd? Н F Vdv + = dJdv ZL е1 - ''IV ‘)811оэ = еф ибн + °;°d + + ц?) Й Д = + +uiu7i /L~ SZ6
Критерии Номинальная мощность двигателя Рн Ркэап Номинальный ток (тре- буемый) каталожного дви- гателя по условиям пере- грузки: I = —— « m max 1э ^тах ^тах р Номинальный момент каталожного двигателя: м ~—1— М н тк max мн^мэ ^max max р Номинальные потери в двигателе
Режим рабо- ты привода Режим про- должитель- ной посто- янной на- грузки Режим про- должитель- ной пере- менной на- грузки
Продолжение табл. 42
Режим рабо- ты привода Критерии Формулы средних и эквивалент- ных величин, по которым осу- ществляется проверка Обозначения Примечания
Повторно- кратковре- менный g X g щ t: tq 2 « Л\ Л Л » Л Sy- Sy S * eq -у® - >4 >4 " t; < t; tq , / 1/^ ‘эн эф У ЛВН 'э V ^tp+i0 р; р0 — коэффициенты, учитывающие ухудшение охлаждения при неполной скорости или остановке двигателя Рэ—-эквивалентная мощ- ность ДРн — номинальные поте- ри в двигателе дРср—средние потери в двигателе за рабочий цикл ПВН', ПВф — номиналь- ная и фактическая относи- тельные продолжительности включения /я; Iэф — номинальный и эквивалентный токи (фак- тические значения) tp — время работы дви- гателя за цикл в сек. I эн — ток нагрузочного графика, пересчитанный на номинальную ПВ tQ — продолжительность пауз в сек для электродвига- телей с самовенти- ляцией 0 = 0,65 Ро = 0,25 -г-0,35 для закрытых электродвигателей 0 = 0,75 Ро = 0,45 4-0,55 В случае примене- ния крановых или металлургических электродвигателей эквивалентный ток подсчитывают без учета времени пауз В случае примене- ния двигателей об' щепромышлеиного исполнения, мощ- ность которых мар- кирована по про- должительному ре- жиму, время пауз учитывается при расчете 19
Примечание Метод эквивалентного момента может применяться при выборе двигателей постоянного тока с па- раллельным возбуждением (Ф = const), асинхронных двигателей с фазовым ротором и короткозамкнутых при редких пусках. В остальных случаях следует пользоваться методом эквивалентного тока.
43. Проверка двигателя на допустимое число включений в час
Тип двигателя Расчетная формула допустимого числа включений в час Обозначения
Общая формула (для лю- бого двигателя) h (&рн — ^рф)пв% + лР(1оо—пв%)^ h 0.97 (A^+Mr) h — допустимое число включений в час дРн; &Рф— потери мощности прй номинальной и фактической нагрузках дА^; ДА^ —потери в двигателе за время разбе- га и торможения
Асинхронные коротко- замкнутые крановые дви- гатели ПВ — k2nB. Л =36- Н . . Р t- k2t п п 0 —коэффициент ухудшения теплоотда- чи при неподвижном состоянии дви- гателя; для защищенного двигателя с самовентиляцией 0 = 0,25 — 0,35 77В^; ПВф — номинальная и фактическая ^отно- сительная продолжительность вклю- чения
Общепромышленные асинхронные двигатели А — kZTIB. h = 3& Р 4- 'Фп кр = ~Ц . lc/p + 0-75fa + M + °^o tp + *n + fi + 'о kp — загрузка двигателя по рабочему то- ку kn — загрузка двигателя по пусковому току tn — время разгона в сек tp — время работы в сек tT — время торможения в сек tQ—время паузы в сек !р\ рабочий и пусковой токи в a
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАННЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖИЫX МАШИН ЭЛЁКТРОПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
76 ДЛЁКТРООБОРУДбЁАНИЁ И АВТОМАТИКА ДОРОДНЫХ МАШ
ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
В последние годы на мощных землеройно-транспортных машинах начали
применяться дизель-электрические приводы постоянного тока с тяговыми элек-
тродвигателями, встроенными в колеса.
Рис. 4. Разрез мотор-колеса фирмы Ле-Турно (США):
1 — шина; 2 — кронштейны крепления; 3 двигатель; 4 — катушка тормоза; 5 —
сердечник; 6 — дисковый тормоз; 7 — опорная конструкция; 8 — диск; 9 — вал; 10,
16, 18 и 20 — подшипники; 11 — неподвижные диски тормоза; 12 — подвижные диски
тормоза; 13 — обод колеса; 14 — фланец; 15 — обойма; 17 и 29 — кольца; 19 — болты;
21 — гайка; 22 — зубчатое колесо; 23 — редуктор; 24, 27 — венцы; 25 — шпильки; 26 —
неподвижная щека; 28 — валик; 30 — стакан; 31 — пружина; 32 — щетки
Колесо, состоящее из пневматической шины, обода, редуктора, электродви-
гателя и тормоза, называют мотор-колесом.
Расчеты показывают, что при весовой нагрузке на колесо 12—14 m и более
электрические приводы постоянного тока с мотор-колесами по весу и стоимости
имеют приблизительно одинаковые показатели с механическими приводами.
ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ мЛшин
41
При мощности 6—8 л. с. на 1 т веса машины, мотор-колеса целесообразно при
менять на машинах с дизелями 300 л. с. и более.
Известны две основные конструктивные схемы мотор-колес с тяговыми дви
гателями постоянного тока фирмы Ле-Турно (рис. 4) и фирмы Дженерал Элек
трик (рис. 5).
К основным преимуществам
конструкции мотор-колеса фир-
мы Ле-Турно следует отнести:
1. Применение подшипни-
ков небольшого диаметра.
2. Удобство осмотра и обслу-
живания коллектора двигателя
и тормоза.
3. Рациональность и эффек-
тивность вентиляционной си-
стемы.
4. Наличие всего одного
сальникового уплотнения не-
большого диаметра.
К недостаткам следует от-
нести:
1. Размещение основных
подшипников колеса между дви-
гателем и редуктором, вследст-
вие чего нерационально исполь-
зуется пространство внутри
обода.
2. Применение двухступен-
чатого редуктора затрудняет
реализацию значительного пере-
даточного числа.
Основные достоинства кон-
струкции мотор-колеса фирмы
«Дженерал Электрик»:
1. Редуктор имеет малый
аксиальный размер, что не умень-
шает клиренса машины.
2. Реализация большого пе-
редаточного числа в редукторе
и, как следствие этого, возмож-
ность применения малогабарит-
ного быстроходного электродви-
гателя.
К. основным недостаткам
следует отнести:
1. Затрудненный доступ к
Рис. 5. Разрез мотор-колеса фирмы Дженерал
Электрик (США):
1 — фланец; 2 — редуктор; 3 — подшипник;
4 — коллектор; 5 — колодка; 6 — тормозной
диск; 7 — корпус двигателя
коллектору и тормозу.
2. Наличие большого числа (4 и более) сальниковых уплотнений
большого диаметра.
3. Недоиспользование пространства внутри обода в связи с применением
двух подшипников большого диаметра.
4. Пересечение редуктора воздуховодами приводит к уменьшению объема
масляной ванны редуктора и уменьшению живого сечения воздуховодов.
Основные данные по схемам соединения, системам возбуждения тяговых
двигателей и системам автоматического регулирования напряжения тяговых
двигателей приведены в табл. 44—46.
44. Схема соединения главной цепи электрических машин тяговых электроприводов постоянного тока’с мотор-колесами
Схема Соотношения между на- пряжениями генератора и двигателя Соотношение между тока- ми генерато- ра и двига- теля Количество контакторов в главной цепи Диапазон регулиро- вания скорости двигателя при пол- ном использовании мощности дизеля 'Характеристика
иг=ид >г = т1д — К„ = к'иКп Диапазон 'регулирования скоро- сти двигателя при полном исполь- зовании мощности дизеля оп- ределяется диапазонами регулиро- вания напряжения генератора Ку и скорости двигателя при работе на , естественной характеристике Кп. В большинстве случаев Ку*ъ < 2 -т-2,5, Кп <2-4- 2,5 и диапазон регулирования скорости составля- ет не более 1 ; (4 — 4,5) Ввиду различия скоростей вра- щения колес из-за разных радиу- сов качения схемы неустойчивы. Габаритная мощность генератора при параллельном соединении наибольшая, а при последователь- ном — наименьшая Надежность схем высокая, так как отсутствуют контакторы в главной цепи Схемы неэкономичны и ие реко- мендуются для применения в са- моходных машинах с мотор-коле- сами
JL1.. 1 (rj и а иг = mUd 1г=1д — VWn
Продолжение табл. 44
Схема Соотношения между на- пряжениями генератора и двигателя Соотношение между тока- ми генерато- ра и двига- теля Количество контакторов в главной цепи Диапазон регулиро- вания скорости двигателя при пол- ном использовании мощности дизеля Характеристика
( Г) 'С “1 1 ’г=»д ^ = Vn Диапазон регулирования скоро- сти трансмиссии — до 1:5 (при полном использовании мощности дизеля). Надежность схем высо- кая. Работа устойчивая при нали- чии специальных систем регули- рования. Расширение диапазона регулирования скорости при не- полном использовании мощности дизеля может быть обеспечено ос- лаблением потоков, возбуждения двигателей
А и’ — и д max 2 Г udmin 4 I д max г д min 2 3 Kv = %KuKn Схема экономична, обладает вы- сокой надежностью. Габаритная мощность генератора — наимень- шая. Рекомендуется для широко- го применения в строительных и дорожных машинах с мотор-коле- сами. Диапазон регулирования скорости трансмиссии до 1 : 10
А
иг идс = !дс= {г передн ~ Надежность схемы снижается ввиду увеличения числа контак-
‘а J
77?” и -<ЙЪ} • 7К / и с дсп ~ 2 'дп ~ & г I = А дсп 2 / - — дп 4 5 ==Vn Kv задп ~ -Vn скорости трансмиссии до 1:15-— 1 : 20. Схема может быть рекомен- дована для применения на зем- леройно-транспортных машинах (скреперы, землевозы и т. п.)
и Д__
ЭЛЁКТРООВОРУДОВАНИЁ И АВТОМАТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
45. Системы возбуждения генераторов постоянного тока тяговых электроприводов дорожных машин с мотор-колесами
Схема
Вид внешней характеристики
генератора
Характеристика
Система с трехобмоточным гене-
ратором
Г — генератор
В — возбудитель
ИГ, ПГ, СГ— обмотки возбуж-
дения генератора:
независимая па-
раллельная, по-
следовательная
— регулировочные
сопротивления
НВ — независимая об-
мотка возбужде-
ния возбудителя
Иг; I — напряжение и ток
генератора
Система с возбудителем, имею-
щим расщепленные полюса
ДВ —дифференциальная
обмотка возбужде-
ния возбудителя
Яр Я2; Я3 — регулировочные со-
противления
I о — максимальный
ток
Zx; U1- В, — режимы работы
генератора при
полном исполь-
зовании мощно-
сти дизеля
1 — настройка для транспортных
машин
2 — настройка для землеройных
машин
Бородачев и др.
Схема
Вид внешней характеристики
генератора
Система с синхронным возбуди-
телем и магнитным усилителем
СГ — синхронный генера-
тор — возбудитель
М У — магнитный усили-
тель с внутренней
обратной связью
(амплистат)
С — суммирующее уст-
ройство
ТПТ, ТПН—трансформаторы
постоянного тока и
постоянного напря-
жения
В — выпрямители полу-
проводниковые
1 — прн объединенном регулиро-
вании дизеля и генератора
2 — при раздельном регулирова-
нии дизеля и генератора
Система с синхронным возбуди-
телем, управляемым вентилем и
делительным устройством
Й.УВ —кремниевый управляемый
вентиль
ВМ —выпрямительный мост
СУ — узел сеточного управле-
ния
ДУ — делительное устройство
А/ 1г
Количество пуско-регулирующей аппаратуры мини-
мальное. Система проста в наладке и надежна в работе.
Ограничение тока и напряжения генератора обеспечи-
вается без дополнительных средств. Полное использо-
вание мощности дизеля осуществляется в двух режимах
(C7il Ц и U2‘, 12). При I <h дизель недогружен, а
при Ii < I < /2 дизель перегружен и работает в режиме
максимальной подачи топлива при значительном сниже-
нии оборотов коленчатого вала, что отрицательно отра-
жается на его долговечности
Применяется специальный электромашиииый возбуди-
тель с расщепленными полюсами. Система относительно
проста и надежна в работе. Ограничение напряжения
генератора осуществляется автоматически, ограничение
тока — с помощью добавочного реле
Точность работы системы ограничения тока низкая.
Характеристика возбудителя выбирается (настраивается)
таким образом, чтобы обеспечить полное использование
мощности дизеля в определенной ограниченной зоне в
зависимости от целевого назначения машины. Автома-
тизация (частичная) системы возможна, настройка за-
труднительна
Продолжение табл. 45
Характеристика
В качестве возбудителя применяется* синхронный ге-
нератор трехфазного переменного тока промышленной
или повышенной частоты
Ограничение напряжения и тока генератора осуще-
ствляется автоматически
Система возбуждения состоит из статических элемен-
тов высокой надежности
Работа системы и ее характеристики — стабильные
Полная мощность дизеля при раздельном, регулирова-
нии дизеля и генератора используется в двух режимах,
а при объединенном регулировании — во всем диапазоне
Возможна полная автоматизация системы с широким
применением корректирующих звеньев и обратных свя-
зей. Система требует квалифицированного ухода и об-
служивания в эксплуатации и наладке
Система возбуждения состоит из статических элемен-
тов высокой надежности, весьма малых по габаритным
размерам и весу. Полная мощность дизеля используется
во всем диапазоне, ограничение тока и напряжения осу-
ществляется автоматически, с высокой точностью. Си-
стема требует квалифицированного ухода
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
82 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
46. Система автоматического регулирования напряжения тяговых двигателей, обеспечивающая во всех
работы равномерное распределение мощности дизель-генератора между всеми двигателями мотор-1
Электроприводы дорожных машин
Продолжение табл. 46
6*
84
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
Электромашинные усилители (ЭМУ) применяются для усиления мощности,
напряжения и тока в схемах автоматического регулирования и приводятся во
вращение первичным двигателем с постоянной скоростью (табл. 47).
Постоянная времени усилителя приближенно определяется отношением
индуктивности к сопротивлению цепи короткозамкнутых щеток и колеблется
в пределах 0,02—0,1 сек.
47. Технические данные электромашинных усилителей с поперечным полем
Т ип На выходе ЭМУ к. П. д. В % Размеры в мм (длина х ширина X X высота) Вес в кг
ин в в рн в кет в а пн в об/мин
ЭМУ-25 115 230 115 230 1,2 1,2 2,5 2,5 10,4 5,4 21,7 10,9 1440 1440 2950 2950 68 68 74 74 594x260x 349 100
ЭМ У-50 115 230 230 2,2 2,2 4,5 19,1 9,6 19,6 1440 1440 2935 78 78 80 668X260X 349 125
ЭМУ-70 115 230 230 3,5 3,5 7,0 30,4 15,2 30,4 1450 1450 2900 78 78 80 758X300X430 195
ЭМУ-100 115 230 230 5 5 10 43,5 21,7 43,5 1450 1450 2900 81 81 84 818Х 300Х 430 225
ЭМУ-ИО При НИЯ (ВХОДНс дой обмоткь обмотки уп 2. Ус тродвигател 230 меча 1Я мощи 0,75 err равлени алители ями не 11 | 47,8 н и я: 1. Усил ость каждой об ) и четырьмя об я 0,9 вт}. типов ЭМУ-25 выпускаются. 1450 ители выпу мотки 0,5 в мотками уп — ЭМУ-110 82 скают с т}, с тр равлени CO BCTf 1043X332X 533 двумя обмотками упр эмя (входная мощность я (входная мощность ка. оенными приводными 380 авле- каж- кдой >лек-
Характеристики тахогенераторов переменного и постоянного тока даны
в табл. 48 и 49.
48. Данные тахогенераторов постоянного тока
Тнп Рн в вт (полезная) 1 U н в в V я н/ Пн В об/мин Размеры в мм (дли- на X диа- 1 метр) Вес в кг СЗ 3* Ф S S 0) С и
Машины коллекторные параллельного возбуждения серии СЛ (двигатели и генераторы}
СЛ-221 13 ПО 0,35 3600 — —4200 107X74 0,9
СЛ-261 24 110 0,5 3600 — —4600 118X74 1,25
СЛ-281 26 24 2,4 5200 — —6200 126X74 1,25
СЛ-321 38 110 0,7 3000 — —3700 124 X 89 1,7 Двигатель
СЛ-369 55 110 0,9 3600 — —4200 134X89 2,0
СЛ-521 77 110 1,2 3000 — —3700 148Х 112 3,3
СЛ-569 160 по 2,2 3300 — —4000 I73X П2 4,5
СЛ-369Г 50 но 0,75 3800 134X89 2,0 Генератор
СЛ-521Г 58 по 1,0 2500 148Х 112 3,3
элЁктРдпРйвдды Дорожных Машйн
85
Продолжение табл. 48
Двигатели постоянного тока серии ДПМ (возбуждение от постоянных^ магнитов)
ДПМ-30-Н1-02 2,6 27 0,25 2600
ДПМ-30-Н1-03 4,6 27 0,5 4500
Тахометрические генераторы серии ТМГ
ТМГ-30 30 460 0,065 4000 — — Возбуждение независимое 110 в
тмг-зоп 20 230 0,087 4000 — — Возбуждение
от постоянных магнитов
Тахогенераторы, типа ЭТ
(водозащищенные, возбуждение от постоянных магнитов)
ЭТ-4/100
ЭТ-7/110
13,2 I 110 I 0,12 I 1900 1247X 180X1
23,1 1 10 0,21 1900 Х157 9
Примечания: 1. Все тахогенераторы имеют практически линейные
характеристики «выходное напряжение — скорость вращения» при постоянном
потоке возбуждения (для тахогенераторов с независимой обмоткой возбуждения).
Нелинейность характеристик обычно находится в пределах 2 — 3%.
2. При использовании машин серии СЛ в качестве тахогенераторов их об-
мотки возбуждения должны питаться от источников со стабильным напряжением,
равным номинальному напряжению машины.
49. Данные тахогенераторов переменного тока
Тип 1 Рн (полез- I ная) в вт 1 t> я и( Частота в гц пн в об/мин Размеры (длина X X диаметр) в мм Вес в кг
Генераторы синхронные трехфазные (возбуждение от постоянных магнитов)
И6.615.024 И6.615.025 3,25 13 25±5 50±5 0,015 0,05 25 50 1500 3000 108X74 108X74 1
Тахогенераторы асинхронные однофазные (110 в, 400 гц) гистерезисные с возбуждением
ТГ-4 (ТУ АА6.715.003) АТ-037 (ТУ И6.615.037) — 10 в за 1000 об/мин 5 мв за 1 об/мин — 0—6000 0—6000 117X82 150X93 —
Тахогенераторы синхронные однофазные с возбуждением от постоянных магнитов
ГОН-1 (ТУ ВДЗ. 115.002.ГЧ) ГОН-1А — 5/15 5/15 25/75Г 25/75 1500/4500 1500/4500 46,6X52,5 —
86
§ЛЁКТР6ОБ6Т>УД()ВАНИЁ и АвтомА ТИКА ДбРОЖЙЫХ МАШИН
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ
ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ (табл. 50)
50. Условия выбора низковольтных аппаратов для дорожных машин
Параметры, по которым должен выбираться аппарат Условия выбора Обозначения
Напряжение Длительный ток Ток динамической устой- чивости Ток термической устой- чивости Допускаемый ток отклю- чения главных и вспомо- гательных контактов при данном напряжении Допускаемая мощность отключения при данном напряжении Пределы изменения тем- пературы окружающей среды Влажность окружающей среды Виброустойчивость аппа- рата Допустимость крена от плоскости установки Допустимая высота над уровнем моря Допускаемая запылен- ность Исполнение аппарата на Uну ^на Iру max I a max ? у max 1ао 1 ц max Q •> Q ао отк. расч Предельные значе- ния этих параметров аппарата должны быть не менее возможных максимальных значе- ний параметров при работе аппарата на данной машине (уста- новке) Должно соответство- вать условиям и месту установки его на ма- шине U иа — номинальное на- пряжение аппа- рата U Ну — номинальное на- пряжение уста- новки I — номинальный ток аппарата других “ -лаксимальНый ра- бочий ток уста- новки m — максимально до- пускаемый ток ап- парата (эффектив- ное значение) I/ — ток термической а устойчивости ап- парата, отнесен- ный ко времени t I — установившийся ток короткого за- мыкания — фиктивное время 1ао — допускаемый ток отключения ап- парата !тзах — максимальный отключаемый ток цепи Sao — мощность, отклю- чаемая аппаратом 5отк. расч - Расчетное значение максимальной от- ключаемой мощ- ности — максимально воз- У п * ах можный ток уста- новки (эффектив- ное значение)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ КОНТАКТОРОВ И МАГНИТНЫХ ПУСКАТЕЛЕЙ
Характеристики некоторых контакторов постоянного и переменного токов
и магнитных пускателей приведены в табл. 51—58.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
87
51. Данные электромагнитных контакторов серии КПВ-600
‘Величина Тип Номиналь- ный ток в а Мощность катушки в вт Время в сек. Вес без плиты в кг
втягива- ния отпада- ния
II КПВ-602 100 30 0,13 0,07 5
III КПВ-603 150 40 0,16 0,12 7
IV КПВ-604 300 50 0,28 0,12 13
V КПВ-605 600 70 0,37 0,23 28
Примечания:
1. Контакторы предназначены для включения и отключения силовых элек-
трических цепей и пригодны для тяжелых режимов работы.
2. Контакторы для работы в главных цепях постоянного тока при напря-
жении до 220 в выполняются с 1 НО главным контактом.
3. При нечастых срабатываниях контакторы II величины пригодны для
работы при напряжении до 440 в; контакторы III, IV и V величин — при напря-
жении до 600 в.
4. Втягивающие катушки контакторов пригодны для работы только от сети
постоянного тока стандартных напряжений.
5. Номинальный длительный ток блок-контактов 10 а.
6. Максимальное число блок-контактов 2.
52. Данные контакторов постоянного тока серий КП1 и КП1002
Тип Количество мостиковых контактов Количество главных контактов Вес без плиты в кг
но НЗ но НЗ
КП21/20 КП21/30 КП21/50 КП21/22 КП21/33 КП21/55 КП31/10 КП31/11 КПЗ 1/12 КП31/22 КПЗ 1/40 КП31/41 КП31/42 2 3 5 2 3 5 2 2 2 2 3 5 2 2 2 1 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 1 11-II 1- 1 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 3 3 3,5 3
Примечания: 1. Контакторы серии КП1 относятся к категории блокировочных и пред- назначены, в основном, для включения и отключения цепей управления. 2. Контакторы серии КП1002 пригодны для работы в силовых цепях. 3. Втягивающие катушки контакторов КШ и КПЮ02 исполняются на на- напряжение 110 или 220 в постоянного тока; потребляемая мощность катушки — около 20 вт. 4. Контакторы серий КШ и КП1002 могут быть выполнены с нормально открытыми (НО) контактами, нормально закрытыми (НЗ) контактами или НО и НЗ контактами. 5. Контакты контакторов серии КП1 изготовляются: для цепей с индуктивной нагрузкой до 40 а — пальцевые с дугогашением; » малоиндуктивных цепей до 40 а — пальцевые без дугогашения; » цепей управления — мостиковые с серебряными контактами; 6. Контакты контакторов серии КП1002 изготовляются: для силовых цепей до 75 й — главные пальцевые с дугогашением; для цепей управления в качестве блок-контактов — пальцевые без дуго- гашения.
88
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
53. Число главных и блокировочных контактов
контакторов серии КП1002 *
Контакторы Количество главных контактов Количество блок- контактов Вес без плиты в кг
НО НЗ но НЗ
КПЮ02А I 1 1 3,0
КП1022А — 1 1 1 3,5
КП1052А * См. 1 пп. 2, 3, 4, 6 1 примечаний к 1 табл. 52. 1 4,0
54. Данные контакторов постоянного
и переменного токов типа КМ2000
Вели- чина Ток главных контактов в а Количество контактов Вели- чина Ток главных контактов в а Количество контактов
НО НЗ но НЗ
Конгг с напря 110 1 II III IV V гакторы п же наем вт 220 в noct 25 50 100 150 300 остоянного ягивающей. поянного т 1 2 1 2 2 1 2 1 2 2 1 2 1 2 тока гатушки эка 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 KoHt с напря 127, I II III IV пакторы п жением вт Г20, 380 в 25 50 100 150 временного ягивающей переменного 2 3 2 2 3 2 2 3 2 3 тока сатушки тока 2 2
Примечания: 1. Контакторы предназначены для установки в силовых цепях постоянного тока напряжением до 220 в и переменного тока напряжением до 380 в. 2. Исполнение — защищенное, вибротряскоустойчивое, с дугогашением.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
88
55. Данные контакторов переменного тока типов КТ2 — КТ5
Тип Номинальный ток в а Число полюсов Вес без плиты i в кг Установочные и га- баритные размеры плиты в мм Габаритные размеры (без плиты) в мм
по длине по высоте Длина Высота Глубина
КТ-12-Б 1 4 340/390 220
КТ-22-Б 9 4,5 340/390 260
КТ-32-Б 75 3 5,5 400/450 210/290 300 220 112
КТ-42-Б 4 6,5 420/470 340
КТ-52-Б 5 7,5 540/590 380
КТ-13/1А 1 6 400/450 261
КТ-23/1А 150 2 12 400/450 310/390 313 105 167
КТ-33/1А 3 14 540/590 365
KT-24/IA 2 24 540 378
KT-34/IA 300 3 29 540 420/500 440 113 205
KT-25/IA 2 48 650 474
KT-35/IA 600 3 57 650 420/500 558 120 243
Примечания: 1. Контакторы переменного тока типов КТ2— КТ5
предназначены для включения и отключения силовых электрических цепей пере-
менного тока напряжением до 500 в и частотой 50 гц.
2. Контакторы пригодны для работы в стационарных установках; приме-
нение на передвигающихся дорожных машинах должно в каждом случае согласо-
вываться с заводом-изготовителем.
3. Контакторы выполняются с НО главными контактами, с гашением дуги
в решетке и предназначены для установки на вертикальной плоскости.
4. Контакторы типов КТ2 — КТ5 имеют 2 НО и 2 НЗ блок-контакта.
56. Допустимая токовая нагрузка контакторов
типов КТ2—КТ5
Параметры Постоянный ток в а при напряжении в в Переменный ток 380 в, 50 гц
ПО 220
Разрываемый ток в а . . . Включаемый ток в а . . . 2,5 1 20 100
Примечание. Длительный ток блок-контактов 20 а.
90
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
57. Предельные мощности короткозамкнутых асинхронных
электродвигателей, которые можно включать (отключать)
с помощью контакторов типа КТ с дугогашением
Величина Мощность в кет при напряжении в е
127 220 380 500
II 10 20 30 30
III 20 40 65 75
IV — 75 130 150
V — 150 250 300
58. Данные электромагнитных контакторов постоянного
и переменного токов серии КПД-100
Тип Число главных контак- тов Число блок- контак- тов Допустимый ток в а Мощность катушки в ет Габаритные размеры в мм Вес в кг
Прерывистый н продолжи- тельный ре- 3 S я 8 Режим ПВ = 40% Ширина Глубина Высота
КПД-110 1 но 1 но, 1 НЗ 25 31 16 90 102 165 1.6
КПД-111 I но 1 но, 26 115 140 195 4,0
1 нз
КПДЗ-111 1 нз или 60 75 30 115 140 195 4,0
кпд-121 2 НО 2 НО 26 130 140 195 5,0
кпд-131 2 НО ИЛИ 30 130 140 195 5,0
КПД-112 1 но 2 НЗ 100 125 — — —
кпд-из 1 но 150 187 30 112 160 285 6,6
кпдз-из 1 нз по 148 290 6,6
КПД-114 1 но 300 375 30 120 188 315 9
КПДЗ-П4 1 нз 35 112 . 172 332 9
Примечания: 1. Контакторы усиленного исполнения серии КПД-100
предназначены для коммутирования главных цепей электрических двигателей.
Контакторы нулевой и первой величины, кроме того, применяются в цепях управ-
ления.
2. Контакторы укрепляются на вертикальной поверхности.
3. Применение на дорожных машинах должно согласовываться с заводом-
изготовителем.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
91
Электропневматический контактор ПК-755 (ПК-760) предназначен для ком-
мутации силовых цепей постоянного тока тяговых двигателей. Его устанавливают
на изоляционной плите. Рабочее положение вертикальное (камерой вверх).
Контактор имеет вибротряскопрочное исполнение и приводится в действие
пневматическим приводом, управляемым электропневматическим вентилем
типа ВВ. Давление в пневматической магистрали — до 6 атм.
Исполнение главного контакта — НО; ток номинальный — 830 я; предель-
ный отключаемый ток — 1300 а (при напряжении 540 в); напряжение номиналь-
ное — 540 в.
Блокировочные контакты — 2 НО, 1 НЗ или 1 НО, 2 НЗ или 1 НО, 1 НЗ;
ток длительный — 5 я; напряжение — 75 в; напряжение катушки электропнев-
матического вентиля — 75 в; вес контактора — около 30 кг.
Габаритные размеры контактора (ширина X высота X глубина): 130 X
X 500 X 420 мм-
Магнитные пускатели предназначены для дистанционного пуска, остановки
и реверса асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором напряжением
до 500 в, 50 гц. Они обеспечивают нулевую защиту электродвигателей, предот-
вращая повторное включение при внезапном появлении исчезнувшего напряже-
ния, а также защиту от перегрузки, осуществляемую с помощью встроенных
тепловых реле.
Характеристики пускателей приведены в табл. 59—61.
59. Данные магнитных пускателей серий П и ПА
Величина Мощность в кет электродвигателя при номинальном напряжении в в
127 220 380 500
Серия П
II 2,5 4,0 5,0 5,5
III 7,0 10,0 20,0 28,0
Серия ПА
III 5,5 10 17 17
IV 7 14 28 28
V 14 28 55 55
VI 20 40 75 75
Примечания: 1. Пускатели серии ПА имеют 2 НО и 2 НЗ блок-кон-
такта, один из НО блок-контактов служит для шунтирования кнопки «пуск» и
осуществляет нулевую защиту.
2. Магнитные пускатели с тепловой защитой имеют встроенные нагреватель-
ные элементы.
3. Катушки пускателей изготовляются иа одно из следующих напряжений
переменного тока 50 гц: 127, 220, 380 и 500 в.
Малогабаритный контактор ПМИ-0 применяется в магнитных пускателях,
предназначенных для управления асинхронными электродвигателями с КЗ
ротором мощностью до 1,1 квпг, напряжением 380 в, реверсивными и нереверсив-
ными, а также для цепей управления в качестве многоконтактного промежуточ-
ного реле на 10 а, 380 в.
Втягивающие катушки контакторов изготовляются для питания от источ-
ников переменного тока промышленной частоты напряжением 36, 127, 220 или
92
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
60. Виды исполнений пускателей серий П и ПА
Величина Открытое Защищенное
нереверсивное реверсивное нереверсивное
без реле с реле без реле с реле без реле с реле
III ПА-311 ПА-312 ПА-313 ПА-314 ПА-321 ПА-322
IV ПА-411 ПА-412 ПА-413 ПА-414 ПА-421 ПА-422
V ПА-511 ПА-512 ПА-513 ПА-514 ПА-521 ПА-522
VI ПА-611 ПА-612 ПА-613 ПА-614 ПА-621 ПА-622
Защищенное Пылеводонепроницаемое
Величина реверсивное нереверсивное реверсивное
без реле с реле без реле с реле без реле с реле
III ПА-323 ПА-324 ПА-331 ПА-332 ПА-333 ПА-334
IV ПА-423 ПА-424 ПА-431 ПА-432 ПА-433 ПА-434
V ПА-523 ПА-524 ПА-531 ПА-532 ПА-533 ПА-534
VI ПА-623 ПА-624 ПА-631 ПА-632 ПА-633 ПА-634
61. Габаритные и установочные размеры пускателей
серий ПА защищенного исполнения
Величина Типы Габаритные размеры в мм Установочные размеры в мм Примечание
с реле вес в кг без реле вес в кг А Б В Г и.
III IV V VI ПА-322 ПА-324 ПА-422 ПА-424 ПА-522 ПА-524 ПА-622 ПА-624 5,16 9,44 8,3 16,2 14,4 24,9 20,2 32,2 ПА-321 ПА-323 ПА-421 ПА-423 ПА-521 ПА 523 ПА-621 ПА-623 4,78 8,7 7,7 15,5 13,5 23,5 19,4 30,7 372 372 440 440 532 532 612 612 175 270 225 385 242 432 282 477 130 130 157 157 178 195 203 210 277 277 334 334 410 410 480 480 80 205 128 274 128 318 150 345 Нереверсив- ный Реверсивный Нереверсив- ный Реверсивный Нереверсив- ный Реверсивный Нереверсив- ный Реверсивный
л
Is] —6 — -ф
6 8
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
93
380 в. Контактор может иметь 4 НО, 4 НО + 2 НЗ и 4 НО + 4 НЗ кон-
тактов. Максимальный ток размыкания — 30 я при 380 в. Контактор рассчитан
на продолжительную работу при напряжении в пределах от 85 до 105% номи-
нального и температуре окружающей среды от Ц-35 до —35° С. Контактор
не предназначен для работы в местах, не защищенных от прямого попа-
дания влаги, а также при наличии тряски, вибрации и ударов.
Применение контакторов на
передвигающихся дорожных ма-
шинах согласовывают
изготовителем.
Рис. 7. Схема магнитного пускателя
ПМИ-014
с заводом-
Рис. 6. Схема магнитного пус-
кателя ПМИ-012
Магнитные пускатели комплектуют путем использования соответствующих
исполнений контакторов и теплового двухполюсного реле типа ТРН-8, имеющего
только ручной возврат. Реле типа ТРН-8 имеет температурную компенсацию
и сменные нагревательные элементы, рассчитанные на номинальные токи 0,5;
0,8; 1,25; 2 и 3,2 я.
Принципиальные электрические схемы пускателей типов ПМИ-012 и ПМИ-014
даны на рис. 6 и 7, а их исполнение — в табл. 62.
62. Исполнение контакторов и магнитных пускателей переменного тока типа ПМИ-000
Виды исполнений 4 НО контакта 4 НО + 2 НЗ контакта 4 НО + 4 НЗ контакта Вес в кг
1 без теп- ловой за- щиты с тепло- вой за- щитой без теп- ловой за- ! ЩИТЫ с тепло- вой за- щитой без теп- ловой за- щиты с тепло- вой за- щитой
Открытое^ Нереверсивное Реверсивное Реверсивное сдвоенное ПМИ-011 ПМИ-013 ПМИ-015 ПМИ-012 ПМИ-014 ПМИ-016 ПМИ-041 ПМИ-043 ПМИ-045 ПМИ-042 ПМИ-044 ПМИ-046 ПМИ-071 ПМИ-073 ПМИ-075 ПМИ-072 ПМИ-074 ПМИ-076 0,75 1,2
Защи- щенное Нереверсивное Реверсивное Реверсивное сдвоенное ПМИ-021 ПМИ-023 ПМИ-025 ПМИ-022 ПМИ-024 ПМИ-026 ПМИ-С51 ПМИ-053 ПМИ-055 ПМИ-052 ПМИ-054 ПМИ-056 ПМИ-081 ПМИ-083 ПМИ-085 ПМИ-082 ПМИ-084 ПМИ-086 —
Пылево- : дозащи- щениое Нереверсивное Реверсивное Реверсивное сдвоенное ПМИ-031 ПМИ-033 ПМИ-035 ПМИ-032 ПМИ-034 ПМИ-036 ПМИ-061 ПМИ-063 ПМИ-065 ПМИ-062 ПМИ-064 ПМИ-066 П МИ-091 ПМИ-093 ПМИ-095 ПМИ-092 ПМИ-094 ПМИ-096 —
94
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ РЕЛЕ ТОКА, НАПРЯЖЕНИЯ,
ВРЕМЕНИ И ПРОМЕЖУТОЧНЫХ РЕЛЕ
Электромагнитное реле постоянного тока серии Р-10 предназначено для ра-
боты в цепях управления; надежно работает при температуре окружающего
воздуха от —40 до -Ц-50° С и относительной влажности воздуха — до 95%.
Реле вибротряскоустойчиво и нормально работает в любом положении.
Вес его 0,28 кг.
Реле тока Р-10 различается по исполнению катушки и выпускается двух
типов: Р-12 и Р-13 (табл. 63).
63. Данные реле тока серии Р-10
Тип Номинальный ток катушки в а Ток срабатыва- ния в а Ток отпадания в а Сопротивление катушки в ом
Р-12 Р-13 4,5 5,5 2±0,25 2, 5 ±0,25 0,6 ±0,3 0,65 ±0,3 0,14 0,11
Примечания: 1. Контакты реле типов Р-12 и Р-13 (1 НО и 1 НЗ) способны разрывать при постоянном напряжении 110 в ток до 1 а, при 220 в — 0,5 а, а при переменном 500 в — до 10 а. 2. Длительно допустимый ток контактов в замкнутом состоянии 10 а. 3. Габаритные размеры (ширина х высота X глубина) 85 X 50 X 35 мм.
Реле времени предназначены для передачи электрического сигнала из одной
цепи управления в другую с некоторой выдержкой времени; их изготовляют
для напряжений 127, 220 или 380 в переменного тока частоты 50 гц.
Пределы регулирования уставки времени моторного реле РВ-4 приведены
ниже.
РВЧ-1...................................... 2 сек—60 сек
РВЧ-2...................................... 8 сек—4 мин
РВЧ-3..................................... 30 сек—15 мин
РВЧ-4 . • ................................. 2 мин— 60 мин
РВЧ-5...................................... 8 мин—4 ч
Минимальная длительность команды для надежного включения 0,2 сек;
время возврата не более 0,2 сек. Вес 2,61 кг.
Реле имеет 1 НО и 1 НЗ контакты, размыкающиеся и замыкающиеся без
выдержки и 1 НО и 1 НЗ размыкающиеся и замыкающиеся с выдержкой.
Реле используют в цепях с частотой тока, отличной от 50 гц-, при этом вы-
держка времени обратно пропорциональна частоте питающего тока.
Габаритные размеры реле (ширина X высота X глубина) 160 X 215 X
X 132 мм. Устанавливают реле на вертикальной панели.
Реле РЭ100Е применяют в качестве реле времени (если необходима выдержка
в диапазоне 0,25—0,9 сек при отключении), реле напряжения, реле тока и про-
межуточного реле. Вес его 2,2 кг.
Реле РЭ180Е применяют как реле времени с выдержкой при отключении
от 1 до 5 сек и реле напряжения. Вес его 4,4 кг.
Продолжительный постоянный и переменный ток контактов этих реле 15 а;
включаемый ток катушек аппаратов постоянного и переменного токов 50 а;
разрываемый ток в индуктивной цепи: переменный (380 в) 10 а, постоянный
(ПО и 220 в) 2,5 и 1,0 а.
Применение реле на дорожных машинах в каждом случае согласуют с заво-
дом-изготовителем.
Реле Р-10-Н предназначено для работы в цепях управления постоянного
тока напряжением до 320 в и включается в электрическую схему с добавочным
сопротивлением (табл. 64).
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
95
64. Данные реле напряжения серии Р-10-Н
Типы Контактная группа Включение добавочного сопротивления
Р11-Н/1 Р11-Н/2 1 но. 1 НЗ Последовательное включение сопро- тивления 4000 ом
Р12-Н/1 1 но Последовательное включение сопро- тивления 2500 ом и шунтирование ка- тушки реле после отключения сопро- тивлением 750 ом
Напряжение срабатывания реле Р-10-Н — 150—160 в; напряжение отпада
ния реле в в: Р11-Н/1 не более 70; Р11-Н/2 не менее 10; Р12-Н/1 130—120.
Рабочий диапазон напряжений сети 175—320 в; сопротивление катушки при
температуре 4“20° С — 740 ± 40 ом. Вес 0,28 кг.
Габаритные размеры (ширина X высота X глубина) 85 X 55 X 35 мм.
Реле нормально работает в любом положении, реле вибро- и тряскоустойчиво.
Допускается применение реле в диапазоне температур от —40 . до 4-50° С, но
характеристики срабатывания при этом устанавливаются. Реле выпускается
без кожуха, крепится к панели двумя винтами.
Реле ЭП41-Б предназначены в качестве вспомогательных в схемах управле-
ния и защиты переменного тока частоты 50 гц и напряжением до 500 в; их изго-
товляют трех- и шестицепными (табл. 65 и 66).
65. Данные электромагнитного реле типа ЭП41-Б
Xарактеристика Тип и исполнение Количество контактов Вес в кг
но НЗ
Трехцепные ЭП41/03-Б ЭП41/12-Б ЭП41/21-Б ЭП41/30-Б 1 2 3 3 2 1 1,1
Шестицепные ЭП41/06-Б ЭП41/15-Б ЭП41/24-Б ЭП41/33-В ЭП41/42-Б ЭП41/51-Б ЭП41/60-Б 1 2 3 4 5 6 6 5 4 3 2 1 1,3
66. Коммутационная способность контактов реле типа ЭП-41
Род тока Постоянный Переменный частотой 50 гц
Напряжение в в ио 220 440 220 380 500
Ток в а . . 4 1,5 0,5 30 20 15
96
ЭЛЁКТРООБОРУДОВАНИЁ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
Габаритные размеры в мм трехцепных реле (ширина X высота X глубина)
178 X 75 X 78 мм, а шестицепных 238 X 75 X 78 мм.
Реле предназначены для установки на вертикальной панели и поставляются
либо в кожухе, либо без кожуха (открытые). Контакты реле при продолжитель-
ном режиме работы допускают ток нагрузки до 20 а.
Промежуточные реле типа РП и РПМ-0 предназначены для работы в элек-
трических цепях управления напряжением до 500 в переменного тока частоты
50 гц. Они рассчитаны для работы при температуре от —35 до +35° С и влажности
до 80% и не рассчитаны для работы при резких толчках, тряске, вибрации и
отклонении от вертикального положения более чем на 5°. Все случаи применения
данных реле на передвигающихся дорожных машинах должны согласовываться
с заводом-изготовителем.
Реле типа РП изготовляются трех типоразмеров (РП-1, РП-2, РП-3) на шесть,
четыре и две электрические цепи соответственно (табл. 67 и 68).
Реле типа РПМ изготовляют на восемь и двенадцать электрических цепей.
Втягивающие катушки изготовляются на номинальное напряжение перемен-
ного тока 12, 24, 36, 127, 380, 400 и 500 в, частотой 50 гц.
Допустимый продолжительный ток контактов 12 а.
Реле надежно работают при изменении напряжения от 85 до 105% от номи-
нального.
Реле серии РП-210 предназначены для работы в цепях постоянного тока
различных схем защиты в качестве выходных реле, а также в тех случаях, когда
требуется размножение контактов основных реле. Реле надежно работают при
температуре окружающего воздуха от —20 до +35° С и относительной влажности
до 70%. Мощность контактов на размыкание в цепи постоянного тока с активной
нагрузкой составляет не менее 50 вт при напряжении до 220 в или токе до 2 я
(табл. 69). Время действия реле при номинальном напряжении не более 0,01 сек.
Габаритные размеры реле серии РП-210 с передним присоединением (ширинах
X высота X глубина) 77 X 136 X 115 мм.
Реле выпускают в защитном кожухе и укрепляют на вертикальной панели
двумя винтами.
Промежуточное многоконтактное, сильноточное, вибропрочное и малогаба-
ритное реле РМ-4 предназначено для включения и отключения электрических
цепей постоянного и переменного токов при температуре окружающей среды
от —40 до +50° С и влажности воздуха до 98%.
Катушка реле питается от источника постоянного напряжения ПО или
24 в.
Реле имеет 4 НО и 4 НЗ контактов и должно коммутировать следующие
токи:
а) включать и отключать переменный ток до 10 а при напряжении 380 в,
частоте от 50 до 400 гц',
б) включать 7 я и отключать 0,6 а постоянного тока напряжением ПО в
при индуктивной нагрузке. Длительный ток контактов 10 я.
Габаритные размеры реле (ширина X высота X глубина) 40 X 64 X 90 мм,
а установочные размеры — 31 X 54,5 мм. Вес его 0,33 кг.
Конструкция реле серии РК позволяет получить высокий коэффициент
возврата Кв
Кв = (по току)
1 вт
или
1\в ~ (по напряжению),
U вт
где 1от> &от— ток и напряжение отпускания реле; 1вт, Uem — ток и напря-
жение втягивания реле.
электрические Аппараты на дорожных машинах
97
67. Данные реле типа РП
Тип Исполнение реле Количество контактов Габаритный и уста- новочный размеры в мм Вес реле в кг
НО НЗ А Б
РП-1 РП-1/60 РП-1/51 РП-1/42 РП-1/33 РП-1/24 РП-1/15 РП-1/06 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 198 123,5 0,66
РП-2 РП-2/40 РП-2/31 РП-2/22 РП-2/13 РП-2/04 4 3 2 1 1 3 4 168 100,5 0,62
РП-3 РП-3/20 РП-3/11 РП-3/02 2 1 1 2 138 70,5 0,56
РП1/33 РП 2/31 РП 3/?.О 1 1 1 I 1 ir~0 1 I 1 1 ®-||-0 1 1 1Э—1|—0 | 1 I 0~1Г_0 1 1 j 1 1 1 1 1 ! Т Н Т ' J | -Ц-- ! о-пг-я | | 1 ++ I 1 | 1 0-ц-Я । 1 L 1 •< -ф— -ф- ф
70
68. Данные о коммутационной способности контактов реле типа РП
Характеристика нагрузки Наибольший допустимый ток в я при напряжении переменного тока в в (частоте 50 гц и cos ср = 0,4)
127 220 380 500
Ток размыкания контактов
но 10 8 6 4
нз 6 5 3,5 2
Длительно-допустимый ток контактов
НО 12 12 12 12
НЗ 12 12 12 12
Кратковременный толчок тока при
включении нагрузки контактов ....
но 50 40 30 20
нз 30 20 15 10
7
Бородачев н др. 304
98
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
69. Данные промежуточного быстродействующего реле серии РП-210
Тип реле РП-211 РП-212 РП-213 РП-214
Номинальное напряже- ние в в . - ....... Номинальный ток удер- живания Количество удерживаю- щих обмоток Количество контактов ПО; 220 2 переклю- чающихся 110; 220 4 НО 110; 220 I; 2; 2 2 4 НО 110; 220 1; 2; 4 3 4 НО
Контактная система реле имеет 1 НО и 1 НЗ контакты перекидного типа
с общим подвижным контактным мостом. Данные реле приведены в табл. 70.
Применение реле на дорожных машинах должно быть в каждом случае со-
гласовано с заводом «Электротяжмаш» им. В. И. Ленина. Реле выпускают без
кожуха и крепят к панели четырьмя винтами.
70. Данные реле серии РК
Тип Номинальная величина Ток срабаты- вания в а Напряже- ние срабаты- вания в в Коэффи- циент возврата Вес реле в кг
Напряжение в в Ток в а
РК101 РК161 РКП! Максимальное 190 100 70±5 60 2,6 0,8 3,1
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ НЕЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ АППАРАТОВ
УПРАВЛЕНИЯ
Кнопки управления КУ-120 применяют для дистанционного управления
пускателями, контакторами, реле и др. электромагнитными аппаратами перемен-
ного тока напряжением до 380 в и постоянного тока до 440 в (табл. 71).
71. Технические данные кнопок управления серии КУ-120
Тип Число элемен- тов, встроенных в кнопку Допустимые токн отключения при индуктивной нагрузке в а Вес в кг Габаритные размеры (длина X X ширина х X глубина) в мм
Напряжение постоян- ного тока в в Напряжение переменного тока в в
ПО 220 440 127 220 380
КУ-122-1М КУ-122-2М КУ-122-ЗМ 1 2 3 0,6 0,4 0,15 12 7 4 0,54 0,78 1,1 88X71 Х87 133X71X87 183X71 X 87
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
99
В защищенном исполнении они выпускаются в кожухе, предохраняющем
кнопку от механических повреждений и от случайных прикосновений к частям,
находящимся под напряжением.
Командоконтроллер педального типа КА 6012-А применяют для коммутации
тока катушек контакторов и реле в схемах электропривода. Допустимый ток
контактов до 15 а. Напряжение переменного тока до 500 в, а постоянного тока —
440 в. Исполнение закрытое (защищенное).
Контроллер построен по принципу нерегулируемых кулачковых командо-
аппаратов с приводом от двух педалей.
Габаритные размеры (ширина X высота X глубина) 505 X 500 X 415 мм,
вес 60 кг.
Универсальные переключатели серии УП-5300 являются малогабаритными
открытыми командоаппаратами. Они предназначены для ручного дистанционного
переключения цепей управления напряжением до 440 в постоянного и до 500 в
переменного тока частоты 50 гц.
Универсальные переключатели могут применяться в качестве; командо-
аппаратов для переключения цепей управления автоматов, контакторов, пуска-
телей и вольтметровых переключателей; командоаппаратов для управления
магнитными станциями и др.
Аппараты рассчитаны для работы в сухих незапыленных помещениях при
температуре окружающего воздуха от —25° до -(-25° С; относительной влажности
не более 60% и высоте над уровнем моря не более 1000 м. На передвигающихся
дорожных машинах должны устанавливаться в уплотненных защитных кожухах.
Допускают установку в горизонтальном и вертикальном положениях.
Универсальные переключатели различаются количеством секций, диаграм-
мами замыканий контактов, числом фиксированных положений и углом поворота
рукоятки (табл. 72 и 73).
72. Данные переключателей серии УП-5300
Тип Число секций Габаритные размеры в мм Вес с кожу- хом в кг
Длина Ширина Высота
УП-5311 2 145 1,1
УП-5312 4 186 1,5
УП-5313 6 226 1-,9
УП-5314 8 266 72 по 2,2
УП-5315 10 306 2,5
УП-5316 12 346 2,9
УП-5317 16 426 3,3
Конечные выключатели серии ВК (табл. 74) предназначены для коммути-
рования цепей управления электрических приводов в функции пути, приводятся
в действие движущимися частями и имеют самовозврат.
Время замыкания НО контакта и размыкания НЗ контакта не более 0,1 сек.
Исполнение — в пыле- и брызгонепроницаемом металлическом корпусе для на-
ружной установки.
Контакты выключателей допускают настройку с НО на НЗ в любой комби-
нации.
Габаритные размеры выключателей ВК. в мм
Высота Глубина Ширина
ВК101 118,5 60 70
BKU0 118,5 60 70
ВК111 36 60 70
ВК133 177 52 70
ВК150 150 61,5 90
у*
100
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
73. Разрывная способность контактов переключателей серии У П-5300
Напря- жение в в Переменный ток в а Постоянный ток в а
Активная нагрузка Катушки реле и контакторов Активная нагрузка Катушки реле и контакторов
один разрыв два разрыва один разрыв два разрыва один разрыв Два раз- рыва один разрыв два раз- рыва
1 10 3 20 0,4 2,5
220 40 120 20 50 0,8 3 0,3 1,25
380 30 60 2,5 15 —
440 — — — 0,3 1,0 0,1 0,5
500 20 50 1 10 — — — —
74. Данные конечных выключателей серии ВК
Тип выключателей Максимальное напряжение при 50 гц в в Допустимый дли- тельный ток в а Допустимыйрток включения Разрывной ток при 500 <?; cos ф = 0,4 Число включений до износа Количество мостиковых контактов Рабочий ход подвижной системы Потребное усилие нажатия в кг Вес в кг
при числе включений в ч о м О X со X
BK10I ВК110 ВК111 BKI33 ВК211 500 6 20 300 600 6 2x10й 1 х Ю6 1 1 3 1 1 1 1 7+2 мм 10+2 мм 9+2 мм 12+3° 0,9 0,9 5,0 8,0 1,15 1,3
Путевые переключатели мгновенного действия серии В К предназначены для
срабатывания в электрических цепях управления под воздействием упоров
в определенных точках пути контролируемого объекта.
Выключатели выпускаются в пыле- и брызгонепроницаемом (ВК-211А,
ВК-2ПБ) и водозащищенном исполнениях (ВК-311 А).
Выключатели рассчитаны для работы при температуре окружающей среды
от —40 до 4-40° С и относительной влажности до 80% (табл. 75 и 76).
Переключатели предназначены для работы в цепях переменного тока до
380 в, частотой 50 гц и постоянного тока 220 в. Эти переключатели имеют 1 НО
75. Допустимые нагрузки на контакты
переключателей серии В К
в цепях переменного тока
76. Допустимые нагрузки на контакты
переключателей серии В К
в цепях постоянного тока
Ток вклю- чения в а cos ф = 0,7 Ток отключения в я прн cos ф = 0,4 Длитель- ный ток в а
24 6 6
30 Предельный 12 —
Номинальное напряжение 110 220
Длительный ток в а 6
Ток отключения в а 1,6 0,8
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
101
и 1 НЗ контакты и нормально работают при скоростях перемещения переключаю-
щего упора от 10 до 60 м/мин.
Габаритные размеры (ширина X высота X глубина) в мм: ВК-311А —
79 X 162 X 68,5; ВК-2НА — 55 X 154 X 61,5. Вес выключателей — по 1,1 кг.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ МАГНИТНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
Магнитные усилители единой серии УМП подразделяются на трехфазные
(УМЗП) и однофазные (УМ1П) с диапазоном мощностей от 0,07 до 25 кет.
При напряжении сети 380 в и последовательном включении силовых обмоток
трех магнитных усилителей УМЗП диапазон мощности увеличивается до 75 кет.
Магнитные усилители УМП выполняются в общепромышленном исполнении
и предназначены для регулирования переменного тока и напряжения. После-
довательно с магнитным усилителем можно включать выпрямительный полу-
проводниковый мост; в этом случае нагрузка включается на постоянном токе.
Для управления магнитным усилителем в его обмотку управления подается по-
стоянный или выпрямленный ток, изменяемый по необходимому закону.
Магнитные усилители серии УМП могут использоваться для регулирования
тока и напряжения в якоре и обмотках возбуждения двигателей постоянного тока,
в обмотках возбуждения генераторов: синхронных или постоянного тока, для
регулирования тока и напряжения в статоре и роторе асинхронного двигателя,
в качестве усилителей электрических сигналов малой мощности в схемах авто-
матики.
На движущихся дорожных машинах при наличии нагрузок постоянного тока
рекомендуется применять однофазные усилители УМШ, так как при этом число
вентилей значительно меньше, чем в схеме с трехфазными усилителями, что со-
действует повышению надежности приводов. Основные данные по усилителям
УМП приведены в табл. 77—81.
Магнитные усилители серии ТУМ предназначены для работы в системах
автоматического регулирования в качестве входных усилителей, обеспечивающих
усиление и суммирование нескольких управляющих сигналов, а также в ка-
честве бесконтактных реле.
Магнитные усилители в общепромышленном исполнении (ТУ ОАБ. 529. 000)
предназначены для работы при температуре от —20 до +35° С и относительной
влажности не более 70%. В морском исполнении (ТУ ОАБ. 529. 036) предназна-
чены для работы при температуре от —40 до +40° С и относительной влажности
окружающего воздуха до 75%. Они могут быть использованы при наличии вибра-
ции и ударных нагрузок.
Полупроводниковые выпрямители в схемах автоматики электропривода
дорожных машин используются, в основном, для выпрямления переменного тока
напряжением до 400 в, промышленной (50 гц) или повышенной частоты.
В установках мощностью 1 кет и более следует применять преимущественно
кремниевые (или германиевые) силовые диоды ПВК, ВК и ВГ.
В установках мощностью менее 1 кет можно применять также и селеновые
или купроксные выпрямители, допускающие работу в широком диапазоне тем-
ператур в условиях вибраций и тряски.
Соотношения параметров различных схем выпрямления показаны на рис. 8.
Кремниевые вентили устойчиво работают при температурах окружающего
воздуха от —60 до +65° С, относительной влажности окружающего воздуха
до 98% при температуре 40 ± 5° С и имеют к. п. д. до 99%.
1емпература корпуса вентиля должна быть не более 100° С.
Вентили типа ЙВК допускают параллельное и последовательное включения.
При включении этих вентилей последовательно каждый из них шунтируется
цепочкой к С, например, R = 30—50 ом (проволочное), С = 3—5 миф (на
рабочее напряжение вентиля).
102 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
77. Данные однофазных усилителей серии УМ1П промышленной частоты
Данные низкоомных обмоток управления W0 я о оОЗ Иби эинатгяихобпоэ 0,39 1 0,44 0,38 0,05 0,07 0,1 0,13 0,15 0,17 Примечания: 1. Усилители предназначены для установки на вертикальной плоскости. 2. Пределы температуры окружающей среды от —50 до -J-350 С при влажности до 80%. 3. Усилители работают устойчиво при вибрациях и толчках.
V Я МОХ ЩЧНЧКЭХИЦ'Д' 9 9 9 9 9 9 Z‘l Fl Fl
ОЯ1ЭЭНИ1ГО}1 — | xf СЧ CO CO ] CN CN —< | -Ф co |
Данные высокоомных обмоток управления иго я э оОЗ Hdu ЭИНЭ1ГЯИ1ОСШОЭ i 7 1 8,1 6,3 5,8 6,6 7,4 7 6 6,7 8
V я лох цгчнчеэхиеД 0,34 0,34 0,423 0,51 0,51 0,51 0,685 0,93 0,93 0,93
ОЯ1ЭЭЬИ1ГО>[ CO rf | CN- —rt-CNOl co-ЧТ | —
I Данные цепи нагрузки на выпрямленном ; токе (средние значения) V я и ох ртнчктзго -ИНИГО .0,11 0,08 0,208 0,12 0,15 0,18 0,47 0,37 0,82 0,5 , 0,5 0,64 1 0,9 1 1 2,1
V я мох I 1,55 0,9 2,26 1,3 3 3,4 6,4 5,2 12,7 7,3 ; 12,5 i 19 26,5 1 64
9 Я ЭИН -эжьбшзн 65 112 66,5 115 68 118 69 125 73 127 130 132 132 76
на переменном токе (эффективные значения) 9 Я МОХ Ц1ЧНЧ1Г13ГО -ИНИГО 0,155 0,11 0,29 0,17 0,21 0,25 0,66 0,52 1,15 | 0,7 0,7 0,9 1,26 3
V я мох 1,72 1,0 2,5 1,44 3,33 3,75 7,1 5,75 14,1 8,1 i 13,9 1 21 i 29,4 1 71
9 Я ЭИН -эжвсШвн 1 84 145 86,5 150 88,5 153 90 162,5 95 165 169 172 172 98
УЭЭ я инэгоэбя ВВННКОХЭОЦ 0,11 0,12 0,125 0,14 0,15 0,17 0,2 0,21 0,35 0,35 0,42
9 я ЭИНЭЖ ВЙПРН ЭОНЧЦЧЗНИИОН 1 1 127 220 , 127 220 127 220 127 220 127 220 220 220 220 127
Тип 15.21.45 15.21.51 ; 15.30.42 15.30.53 20.20.44 20.20.54 25.25.41 25.25.53 25.50.43 25.50.55 32.45.51 ' 40.40.52 40.56.54 40.80.41
УМШ I
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
103
78. Габаритные размеры и вес магнитных усилителей серии УМ1 П
Тип Габаритные раз- меры в мм Вес в кг Тип Габаритные раз- меры в мм Вес в кг
Основа- ние Высота Основа- ние Высота
УМШ 15.15 110Х 160 3,6 УМ1П 25.50 222X255 23,0
15.21 122Х 160 105 4,4 32.32 195X326 30,0
15.30 140Х 160 5,5 32.45 221 Х326 200 35,0
20.20 153X214 8,0 32.64 259X326 45,0
20.28 169X214 140 10,0 40.40 262X408 56,0
20.40 192X214 12,5 49.56 294X408 250 60,0
25.25 172X255 15,5 50.80 342x408 70,0
25.25 192X255 170 18,0
79. Данные по магнитным усилителям серии УМ1ПК
повышенной частоты (400 гц)
Тип Эффективные номинальные значения параметров цепи нагрузки i Минимальный ток нагруз- । ки (эффективное значение не более) в а Коэффициент кратности 1 тока Данные обмо- ток управле- ния 1Н-1К, 2Н-2К, ЗН-ЗК, 4Н-4К
Напряжение питания в в Ток нагрузки в а 1 । Напряжение на 1 выходе в в . Длительно- допускаемый ток 1 управления Максимальное сопротивление обмотки при 20° С в ом
УМ1ПК 15.15.42 15.30.42 20.20.42 20.28.42 25.25.42 25.35.42 15.15.52 15.30.52 20.20.52 20.28.52 25.25.52 25.35.52 25.50.52 32.32.52 25.35.62 32.45.62 127 127 127 127 127 127 220 220 220 220 220 220 220 220 380 380 7,25 15,0 19,0 30,0 45,5 66,0 4,0 7,55 11,8 17,1 26,5 35,0 48,5 56,0 20,0 54,0 96 105 96 95 100 99 167 157 175 170 170 170 175 168 280 252 0,3 0,5 0,72 0,95 1,48 2,13 0,198 0,3 0,38 0,55 0,835 1,18 1,62 1,8 0,67 1,45 15 20 18 20 20 20 15 17 20 20 20 20 20 20 20 20 1,28 1,28 1,85 1,85 1,92 1,92 1,28 1,28 1,85 1,85 1,92 1,92 1,92 2,28 1,92 2,28 1,3 2,0 0,8 0,87 1,0 1,15 1,3 2,0 0,8 0,87 1,0 1,15 1,23 1,08 1,15 1,2
Примечания: 1. Магнитные усилители серии У Ml ПК предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от —50 до -{-450 С и отно- сительной влажности при температуре 4-20° С не более 98%. 2. Усилители предназначены для работы в длительном или повторно-кратко- временном режиме при естественном или принудительном охлаждении.
104
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
80. Габаритные размеры и вес магнитных усилителей серии УМ1ПК
Тип Г абаритные размеры в мм Вес В Кг Тип Габаритные размеры в мм Вес в кг
Основание Вы- сота Основание Вы- сота
УМ1ПК 15.15.42 170 X160 4,6 УМ1ПК 25.25.52 220X255 16,4
15.21.42 170Х 160 129 5,2 25.35.52 234X 255 183 19,5
15.30.42 178Х 160 6,5 25.50.52 264X 255 24,0
20.20.42 205X214 10,5 32.32.52 260X326 31,4
20.28.42 205X214 160 12 32.45.52 282x 326 220 38,4
20.40.42 229X214 15 32.64.62 320X326 46,5
81. Данные по магнитным усилителям в промышленном
и морском исполнениях
Тип Номинальные данные i Коэффициент 1 кратности ! тока : Коэффициент регулирова- ния Вес (не бо- лее) в кг о к « s а 5 О ± р- £ ь « Я о я ~ Ч О.
Перемен- ное напря- жение в в Ток нагрузки в а Сопротив- ление нагрузки в ом
Йо к
П ромышленное
ТУМ-А4-1 127 0,30 275 20 61 2,1 7
ТУМ-А4-2 220 0,17 875 20 61 2,1 7
ТУМ-А5-1 127 0,55 150 20 66 2,7 7
ТУМ-А5-2 220 0,275 525 20 64 2,7 5
ТУМ-Б4-1 127 0,30 275 20 61 3,1 7
ТУМ-Б4-2 220 0,17 875 20 61 3,1 7
ТУМ-Б5-1 127 0,55 150 20 66 4,3 7
Морское
ТУМ-А4 127 0,30 275 20 61 2,1 7
ТУМ-А5 127 0,55 150 20 66 2,7 7
При м е ч а н и е. Габаритные размеры усилителей серии ТУМ нахо-
дятся в пределах куб а со стороной размером 125 мм.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ НА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
105
Для защиты вентилей от коротких замыканий и недопустимых перегрузок
схема должна обеспечиваться быстродействующей защитой с полным временем
отключения не более 0,012 сек (при пятикратном токе), или быстродействующими
плавкими предохранителями.
Силовые германиевые вентили типа ВГ-10 и ВГ-50 работают устойчиво при
температуре окружающей среды от —40 до +50° С, относительной влажности
до 98% н вибрационных и ударных ускорениях до 8g.
Схема U LJ ш „п..
т / 2 2 3 6
% 0,95 0.9 0,9 1.17 гм
Ub / та'/и, 3,14 3.19 157 209 1,095
Фарма кривой Ча О. о и о -л 0 7 О 0 28 Т 0 211 ПГ
% 157 11,785 /.// 0.577 0815
Рис. 8. Различные схемы соединения вентилей и соотношение их параметров:
U d — средние значения выпрямленного тока и напряжения; т — число фаз; ia_
мгновенное значение прямого тока вентиля; Uв fflax — максимальное значение обратного
напряжения; U2‘, /2—действующие значения вторичных напряжения и тока
Вентили используют с радиаторами. Допускают последовательное их вклю-
чение при шунтировании омическим сопротивлением из расчета 500 ом на 100 в
(для ВГ-50) и 2000 ом на 100 в (для ВГ-10) амплитудного значения напряжения.
Величину обратного напряжения вентилей при этом рекомендуется снижать на
10—15% от допустимого.
Плоскостные кремниевые диоды типов Д-202, Д-203, Д-204, Д-205 и герма-
ниевые диоды типов Д-302, Д-303, Д-304, Д-305 предназначены для преобразо-
вания переменного тока частотой до 10 кгц в выпрямленный и применяются в схе-
мах управления и автоматики.
Работа диодов гарантируется при температуре окружающей среды от —60
до+ 70° С, при вибрационных и ударных ускорениях не менее 15g и относительной
влажности до 98%.
106
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖИЫX МАШИН
Управляемые кремниевые вентили типа УПВК-50 и УПВК-100 рассчитаны
на номинальные средние выпрямленные токи соответственно 50 н 100 а.
Интервал допустимых температур от —40 до +100° С, влажность до 98%,
вибрационные и ударные ускорения до 10g-.
По напряжению переключения при 100° С и амплитудному обратному на-
пряжению вентили делятся на следующие классы: 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 7; 8
с напряжением соответственно 100; 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600; 700; 800 в.
Падение напряжения в прямом направлении в открытом состоянии при
номинальном среднем выпрямленном токе составляет 0,6—1,2 в. Ток управления
не превышает 150 м.а, напряжение управления не более 10 в. Собственное время
отпирания вентилей УПВК 1—5 мксек, время запирания — 15—25 мксек.
Частота подачи управляющих импульсов должна быть равна частоте тока
питающей сети, поскольку вентили действуют по принципу управляемых ионных
выпрямителей.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА
Тормозные магниты постоянного тока МП применяютя с обмотками,
включаемыми последовательно в цепь якоря двигателей постоянного тока, или
с параллельными или независимыми обмотками (табл. 82).
82. Технические данные тормозных электромагнитов постоянного тока
Тип Параллельное включение Последовательное включение Вес магнита в кг
Ход якоря в мм Тяговое усилие в кГ Тяговое усилие в кГ при 60% номиналь- ного тока Тяговое усилие в кГ при 100% номинального тока
ПВ-25% ПВ-40% ПВ-100% i_.. ПВ-15% ПВ-25% ПВ-40% ПВ-15% ПВ-25% ПВ-40%
МП-101 3 28 23 9,5 9
МП-102 4 95 78 32 60 45 30 120 90 60 20
МП-103 4,5 165 165 70 175 135 105 250 200 165 36
Электромагниты МО (табл. 83) применяются в колодочных пружинных
короткоходовых тормозах серии ТК. Они применяются только в легких и средних
режимах работы.
Момент электромагнитов гарантируется при напряжении не ниже 85% от
номинального значения и угла поворота якоря — не более указанного. Допусти-
мая частота включений в час: в повторно-кратковременном режиме — до 900,
в продолжительном режиме — до 300.
Электрогидравлические толкатели ТГ предназначены для применения в каче-
стве привода колодочных пружинных тормозов, а также, когда необходимо преодо-
леть значительное усилие при большом ходе тормозного устройства (табл. 84).
Толкатели состоят из привода —• асинхронного короткозамкнутого двигателя
и гидронасоса, выполненного в виде крыльчатки, расположенной в цилиндре
с маслом.
Крыльчатка, вращаемая двигателем, создает давление масла, что вызывает
движение поршня, передаваемое тормозным колодкам.
Работа гидротолкателя допускается при температуре окружающей среды
от —'40 до +30° С, режим работы — ПВ = 100% или ПВ = 60% при частоте
включений до 720 в час; рабочее положение произвольное.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ нА ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
107
83. Технические данные электромагнитов тормозных
однофазного переменного тока серии МО
Тип Угол поворота в град Момент электромаг- нита в кГ-см Кажущаяся мощность в ва Действительная мощность при вытя- нутом якоре в ва
Й С ПВ-100% в момент включе- ния при втянутом якоре ПВ-100% ПВ-40% ПВ-100%
ПВ-40% ПВ-100% ПВ-40%
МО-ЮОБ 7,5 55 30 2000 1100 400 190 140 70
МО-200Б 5,5 400 200 6800 4000 1350 650 450 225
84. Технические характеристики электрогидравлических толкателей
Показатели Тип толкателя
ТГ-50 ТГ-80 ТГ-160
Номинальное усилие подъема в кГ . . Ход штока в мм Время подъема (не более) в сек .... Время обратного хода (не более) в сек Тип электродвигателя Мощность двигателя в кет Скорость вращения двигателя в об/мин Вес масла в кг ........... Габаритные размеры в мм: длина основание 50 50 0,45 0,37 AM 0,2 2900 2,8 380 162X207 80 50 0,45 0,37 АМ-2 0,25 2900 4,5 450 194 X224 160 160 1,0 0,9 АМ-3 0,4 2900 15 650 250Х 270
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ
Ящики сопротивлений типов ЯС2, ЯС1, ЯСТ2, ЯСТ1, ЯСЗ, ЯС100/2 и ЯС100/5
изготовляются в открытом исполнении, а ЯСНО, ЯС120 и ЯС130 — в закрытом
исполнении.
Ящики сопротивлений типа ЯС применяются в качестве пусковых, пуско-
регулировочных, тормозных, разрядных и др., в силовых электрических цепях
постоянного и переменного токов напряжением до 500 в (табл. 85 и 86).
Сопротивления ПТ предназначены для работы в цепях постоянного или пере-
менного тока напряжением до 400 в в диапазоне температур от —60 до 4-75° С
и вибрационных ускорениях до 6g (табл. 87 и 88).
Проволочные эмалированные постоянные сопротивления ПЭ предназначены
для работы в электрических цепях постоянного и переменного токов (частоты
50 гц) при температуре окружающего воздуха от —60 до +70° С, относительной
влажности воздуха до 80%, вибрациях с ускорением до 6g (табл. 89 и 90).
108
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
85. Технические данные ящиков
сопротивлений типа ЯС
86. Габаритные размеры
ящиков сопротивлений
Ящики сопротивле- ний Допустимая длительная нагрузка в кеш Вес в кг
ЯС1, ЯС2, Д 5,8 25; 40
ЯС 100/2
ЯСТ2, ЯСТ1 » 5,2 22; 38
ЯСЗ, ЯС100/5 » 3,85 15; 25
ЯСНО 2,45; 6,9 15; 35
ЯС120 4,9; 13,8 35; 65
ЯС130 7,3; 20,7 45; 90
ЯС210 0,7; 5,6 6,6; 35,4
Ящики сопро- тивлений Длина в мм Шири- на в мм Высота в мм
ЯС1, ЯС2, ЯСТ1, 645 340 240
ЯСТ2, ЯСЗ,
ЯС100/2, ЯС100/5
ЯС110/1 460
ЯС 110/2 570
ЯС 110/3 665 400 286
ЯСИ 0/4 760
87. Данные проволочных точных сопротивлений типа ПТ
Тип Номиналь- ная мощ- ность в вт Пределы омических значений Размеры в мм Вес в кг
Диаметр Длина
ПТ-0,5 0,5 51 — 150 000 16 18 15
ПТ-1 1 51 — 620 000 18 26 20
ПТ-1А 1 680 000 — 1 000 000 20 28 25
ПТ-2 2 20 000 — 160 000 28 32 60
88. Номинальные значения сопротивлений ПТ в ом
51 100 1000 10 000 100 000
120 1200 12 000 120 000
150 1500 15 000 150 000
180 1800 18 000 180 000
220 2200 22 000 220 000
270 2700 27 000 270 000
330 3300 3 300 330 000
390 3900 39 000 390 000
470 4700 47 000 470 000
560 5600 56 000 560 000
62 620 6200 62 000 620 000
680 6800 68 000 680 000
75 750 7500 75 000 750 000
820 8200 82 000 820 000
91 910 9100 91 000 910 000
89. Данные проволочных эмалированных
постоянных сопротивлений типа ПЭ
Тип Номи- нальная мощность в вт Пределы номинальных значений омических сопротивлений в ом Размеры в мм Вес в г (не более)
Диаметр Длина
ПЭ-7,5 7,5 5 — 5 000 10 40 12
ПЭ-15 15 5 — 5 000 14 50 16
ПЭ-20 20 2,5—5 000 18 50 30
ПЭ-25 25 5 — 5 600 23 50 40
ПЭ-50 50 1 — 15 000 23 90 60
ПЭ-7 5 75 1—30 000 23 160 110
ПЭ-150 150 0,9 — 50 000 30 215 300
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАБОТЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
109
90. Шкала номинальных значений омических сопротивлений
типа ПЭ-150 в ом
0,9 1 1,35 100 125 150 1 000 1 500 2 000
1,65 9 2,5 160 175 200 2 500 3 000 3 500
3 4 5 250 300 350 4 000 4 500 5 000
6 7 10 400 500 600 10 000 15 000 20 000
15 20 25 700 750 800 30 000 40 000 50 000
30 35 $0 900
45 50 60
75 95
Проволочные эмалированные регулируемые сопротивления ПЭВ предназна-
чены для работы в электрических цепях постоянного и переменного токов (частоты
50 гц) при температуре окружающего воздуха от —60 до +70° С, относительной
влажности воздуха до 80%, вибрациях с ускорением до 6g (табл. 91 и 92).
91. Данные проволочных эмалированных
регулируемых сопротивлений типа ПЭВ
Тип Номи- нальная мощность в вт Пределы номинальных значений омических Размеры в мм Вес в кг
Диаметр Длина
сопротив лении в ом
ПЭВ-2,5 2,5 45 — 430 13,5 26 14
ПЭВ-7 7 5 — 3 300 14 35 23
ПЭВ-10 10 5 — 10 000 14 41 27
ПЭВ-15 15 5 — 15 000 17 45 36
ПЭВ-20 20 10 — 20 000 17 51 44
ПЭВ-25 25 10- 25 000 21 51 57
пэв-зо 30 10- 30 000 21 71 80
ПЭВ-40 40 20 — 51 000 21 87 98
ПЭВ-50 50 20 — 51 000 29 91 132
ПЭВ-75 75 51 — 51 000 29 140 253
ПЭВ-150 150 51 — 56 000 29 170 286
92. Номинальные значения омических сопротивлений
типа ПЭВ в ом
Сопротивления Сопротивления
5 10 12 15 18 22 27 100 120 150 180 220 270 1000 1200 1500 1800 2200 2700 10 000 12 000 15 000 18 000 22 000 27 000 9 33 39 47 56 68 91 330 390 470 560 680 910 3300 3900 4700 5600 6800 9100 33 000 39 000 47 000 56 000
АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
РАБОТЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Автоматизация процессов работы дорожных машин обеспечивает:
объективность контроля процесса и высокую точность его осуществления;
повышение рабочей скорости процесса (повышение производительности);
облегчение труда оператора машины.
Причины медленного внедрения автоматизации на дорожных машинах объяс-
няются специфическими условиями их работы, различными физико-химическими
110
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
свойствами грунтов и других материалов, а также конструктивными особенностями
машин (широкое применение наименее пригодных для автоматизации механиче-
ских приводов).
Для определения основных принципов автоматизации все дорожные машины
можно разбить на подгруппы по их производственной принадлежности, что позво-
лит определить рабочие процессы отдельных машин, подлежащие автоматизации
(табл. 93).
Особенности приборов и устройств автоматики, применяемых на дорожных
машинах. Датчик — основной прибор системы автоматического регулирования
(САР) — состоит из чувствительного элемента и устройства, преобразующего
какую-либо физическую величину обычно в электрический сигнал. В САР дорож-
ных машин применяются датчики: температуры, перемещений, давления, влаж-
ности, расхода жидкости и газа, концентрации растворов, состава газов (газо-
анализаторы).
В САР передвигающихся машин (на данной стадии автоматизации) исполь-
зуют, в основном, датчики скорости вращения и перемещений.
В качестве датчиков скорости вращения используются тахогенераторы
постоянного или переменного тока, э. д. с. которых пропорциональна скорости
вращения ротора. Рекомендуется применять тахогенераторы типов ТЭ-45 и ТЭ-201.
С помощью датчиков перемещений осуществляют контроль за перемещениями
рабочих органов машин. Датчики могут быть механическими, индукционными,
емкостными и пьезоэлектрическими.
В качестве чувствительного элемента углового положения дорожных машин
может быть применена гидровертикаль или маятник той или иной конструкции.
Простейшими преобразователями угла отклонения маятника в электрический
сигнал может быть пара сельсинов или потенциометры.
Сельсины точны, надежны, не требуют регулировки в эксплуатации и обеспе-
чивают измерение любого угла. Пригодны для работы в условиях вибраций, уда-
ров, влажности и запыленности, так как изготовляются в герметичном корпусе.
По точности сельсины 1-го класса (например, типа БД-404А) обеспечивают изме-
рения угла до ±0° 30'. Недостаток сельсинов — необходимость источника пита-
ния переменным током.
Потенциометры достаточно точны. Так например, потенциометры типов
ПЛ-1 и ПЛ-2 имеют статическую погрешность 2—3%, что составляет примерно
±0,02—0,03°. Такую же точность имеют потенциометры типов МУ-62 и МУ-64.
Они являются линейными элементами и могут измерять угол до 340° (типа ПЛ).
Применение потенциометров требует наличия источника постоянного тока.
Во ВНИИСтройдормаше для применения на дорожных машинах разработан
маятниковый датчик угла отклонения с потенциометрическим преобразователем.
Прибор имеет следующие параметры:
Пределы угла отклонения в град.................... ±7
Чувствительность в мин............................ До 10
Частота собственных колебаний в гц ......... 1,4
Сопротивление потенциометра в ом ......... 180 (±10%)
Вес в кг ... ..................................... 8,5
Между датчиками и другими устройствами САР при расположении их в раз-
личных местах применяются дистанционные связи (табл. 94).
В САР дорожных машин применяются релейные, электромашинные, магнит-
ные и полупроводниковые усилители.
Наибольшей надежностью и простотой обладают магнитные усилители.
В случаях применения их на движущихся дорожных машинах и небольшой
потребляемой мощности целесообразно вместо подзарядного генератора постоян-
ного тока предусматривать синхронный генератор небольшой мощности, от кото-
рого аккумуляторные батареи заряжаются через полупроводниковый выпрями-
тель.
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАБОТЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
111
93. Разделение дорожных машин
о S о s S к о <У о ц к аз S с> £ £> Л 1-1 о Движущиеся дорожные машины “ £ 5 О £ g *Is S щ i-Х § н g g со о Q.O щ -с'—' о оз •— „ s м е S я ^S-2 ~ С м Йоко - с 038 а’Й, о. £< по я 5 2 g э ° **,sS t=c ® feE^SScx^eott Q_ S . сз О К О -- 2 n О ' И ь * 5'S w ® А ч> 4t- sajnKhCi,oao5nu 05 a s ao s S 2 tf S м н u м uft 2 я г i X p 2 д 2XSS ЬФ uSX KSo Разработана САР за- грузки двигателя за счет изменения толщи- ны стружки (Харьков- ский автодорожный ин- ститут и ЦНИИ Мин- трансстроя)
Возможные пути построе- ния систем автоматиче- ского регулирования (САР) Применение на маши- нах и тягачах либо авто- матизированной гидро- трансмиссии, либо дизель- электрического привода; в обоих случаях режим работы дизеля стабилизи- руется Установка на бульдозе- рах гидротраисмиссий и САР для регулирования нагрузки дизеля по поло- жению рабочего органа
Обоснование необходимости автоматизации Рабочий процесс — цик- личный. Состоит из копания, наполнения ковша, транс- портирования, выгрузки с грубым разравниванием и холостого хода к забою В процессе копания со- противление движению из- меняется в широком диа- пазоне, изменяется также и скорость движения ма- , шины Производительность ма- шины определяется объе- мом перемещенного грунта. Оператор, регулируя тол- щину стружки, обеспечи- вает оптимальную загрузку двигателя и одновременно следит за качеством раз- равниваемого грунта. Тя- желые условия работы во- дителя
Основные рабочие операции Копание и транс- портирование грун- та на расстояния до 5—6 км Перемещение грунта с частичным резанием. Планиро- вочные операции
Тип Скреперы самоход- ные прицепные и агре- гатированные с трак- торами Бульдозеры
Продолжение табл. 93
Тип Основные рабочие операции Обоснование необходимости автоматизации Возможные пути построе- ния систем автоматиче- ского регулирования (САР) Практическое осуществление
Автогрейдеры Нарезание кюве- тов, перемещение грунта, планиро- вочные операции Аналогичны рабочему процессу бульдозера с пре- обладанием отделочных и планировочных работ по устройству поперечного профиля При точности планиро- вания по углу поперечного профиля в 1 — 2% (1—2°) грейдерист при ручном управлении обеспечивает точность лишь 4—7°. Усло- вия работы грейдериста тя- желые САР положения рабо- чего органа в поперечной плоскости САР процесса работы при устройстве продольного профиля Сконструированы и внедряются в серийное производство автоматы для устройства попереч- ного профиля (ВНИ- ИСтройдормаш)
Грейдер-элеваторы Возведение насы- пей, вырезывание выемок Копание и транспортиро- вание грунта по транспор- теру в отвал или в транс- порт. Критерий производи- тельности— количество вы- резанного грунта. Дости- гается путем резания мак- симальной стружки при оптимально-допустимой за- грузке дизеля Применение автоматизи- рованных гидравлических и дизель-электр ических трансмиссий Создай опытный об- разец грейдер-элевато- ра Д-369 с мотор-коле- сами (В НИИСтройдор- маш)
Катки с гладкими вальцами, катки на пневмошинах самоход- ные и прицепные Уплотнение вем- ляной насыпи и оснований Определение степени и глубины уплотнения грунта во избежание лишних про- ходов Создание датчика плот- ности грунта Проводятся поиско- вые работы (Союздор- иии)
Бородачев и др. 304
Продолжение табл. 93
Тип Основные рабочие операции Обоснование необходимости автоматизации Возможные пути построе- ния систем автоматиче- । ского регулирования (САР) Практическое осуществление
Вибр ационные уплотняющие машины Уплотнение зем- ляной насыпи и бетонных покрытий Определение плотности уплотняемого материала и рациональной части вибра- ционного органа — —
Самоходные уклад- чики асфальтобетона Укладка асфаль- тобетона Обеспечение заданного профиля Разработка САР типа «искусственного репера»
Самоходные бетоно- укладчики Укладка на по- лотно дороги це- ментно-бетонного покрытия Определение толщины, а также обеспечение по- перечного и продольного профилей покрытия Разработка системы ори- ентации по отношению к горизонту Находится в стадии эксперимента (Союз- дорнии)
Автогудронаторы Разлив вяжущих материалов Получение равномерного разлива на единицу пло- щади независимо от скоро- сти передвижения машины Разработка САР раз- лива вяжущего в функции скорости при постоянном давлении в трубопроводах Поисковые работы (В НИИСтройдормаш)
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖИ Ы X МАШИН РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАБОТЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
114
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМА ТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
Практическое осуществление Разработана и пере- дана на серийное про- изводство система авто- матического управле- ния асфальтобетонными смесителями Д-225 и Д-325 (В НИИСтройдор- маш) Автоматизированный смеситель Д-597 выпу- скается серийно 1 Разрабатываются ав- томатические устройства для разогрева и подачи битума при работе в комплексе с автомати- зированным асфальто- бетонным смесителем (ВНИИСтройдормаш)
Возможные пути построе- ния систем автоматиче- ского регулирования (САР) '.шины Автоматизация взвеши- вания компонентов и про- граммирование дозировки, перемешивания и подо- грева 1 3ч°ьg§ o2o““S»sj« S 5 С S G3 5. - ® О ° °3 О - S °3 ь CD я 03 Д п _ ’S *ОВУО^ W £ К 3 и о ч п CCJ tr О - ‘Я Д u «HOSSs^S ^ЙС-^^яа о а я о а * Е- К © < f_ F-. К u н о, F-. <\О CJ а
Обоснование необходимости автоматизации Стационарные дорожные ма । Качество смеси зависит от точности дозирования ис- ; ходных материалов, темпе- ратуры их подогрева и ка- чества перемешивания. При 1 ручном управлении дози- ровка и продолжительность i перемешивания оцениваются визуально и поэтому каче- ство смеси зависит от опыт- ности оператора. Контроль и обеспечение необходимого движения щек дробилки, выбор опти- мальной скорости грохоче- ния и передвижения сор- тируемого материала Обеспечение необходимой температуры разогрева и контроль подачи при рабо- те в комплексе с асфальто- бетонным смесителем
Основные рабочие операции Дозировка и пе- ремешивание мине- ральных состав- ляющих с вяжу- , щими материалами Дробление и сор- | тнровка материалов ; по фракциям ' 1 Хранение, разо- | грев и транспорти- । рование битума
к Д Асфальтобетонные смесители на заводах Заводы и установки для переработки ка- | менных материалов Установки для хра- нения и приготовления вяжущих материалов
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАБОТЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
115
94. Разновидности дистанционных связей
Вид связи Принцип действия связи Положительные свойства Недостатки
Электриче- ская Потенцио- метрическая Два потенциометра включаются по мостовой схеме. При рассогласо- вании датчика с задаю- щим устройством в цепи моста появляется ток того или иного знака. В цепь моста вклю- чается поляризованное реле, фиксирующее рас- согласование путем сра- батывания Простота схемы и аппаратуры. Возможность пита- ния моста от бор- товых аккумуля- торных батарей машины Возможность са- мопроизвольного включения поляри- зованного реле от вибраций
Механиче- ская Различные кинемати- ческие схемы, содер- жащие рычаги, валы жесткие и гибкие, а также разные передачи Высокая надеж- ность при каче- ственном изгото- влении и простой схеме Обычно значи- тельная инерцион- ность
Электриче- ская Сельсинная Сигнал сельсина-дат- чика, являющегося ин- дукционным преобразо- вателем угла, передает- ся по цепи сельсину- приемнику Высокая надеж- ность, так как связь бесконтакт- ная. Малое влия- ние к воздействию окружающей среды Необходим ис- точник переменного тока
Гидро- статическая С датчиком связы- вается поршень гидро- цилиндра, который с по- мощью трубопровода соединяется с другим гидроцилиндром, пор- шень которого связы- вается с соответствую- щим звеном САР Простота изго- товления и высо- кая надежность Зависимость точ- ности связи от вяз- кости масла, су- щественно изменя- ющейся от темпера- туры. Утечки жид- кости
Основным недостатком полупроводниковых усилителей при применени.
на дорожных машинах является температурная нестабильность их характеристик
Это устраняется применением компенсирующих устройств или стабилизацией
температуры полупроводниковых приборов (размещение в шкафу с регулируемой
температурой).
Особенность работы движущихся дорожных машин состоит в том, что наряду
с регулярными имеют место и случайные изменения возмущающего воздействия.
Вследствие этого в САР приходится применять различные демпфирующие устрой-
ства для исключения влияния случайных процессов.
Характеристики демпфирующих устройств приведены в табл. 95.
На дорожных машинах следует применять демпферы двух первых типов,
которые можно устанавливать в различных точках контура САР. Во избежание
излишних воздействий на звенья САР демпферы целесообразно совмещать с дат-
чиками или располагать сразу за ними.
Для реализации управляющих команд САР применяются исполнительные
органы, которые управляют приводами автоматизируемых объектов. В качестве
исполнительных органов используются реле, электродвигатели, электромагниты,
а также пневмо- и гидроцилиндры.
8*
116
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖИЫX МАШИН
95. Характеристики демпфирующих устройств
Демпфирую- щее устройство Краткая характеристика Положительные свойства Недостатки
Механиче- ское (сухое трение) Характеристика обыч- но нелинейна, так как коэффициент демпфиро- вания зависит от отно- сительной скорости тру- щихся пар Простота устрой- ства и наладки; надежность работы Вызывает увели- чение статическо.й ошибки САР
Жидкостное Используется вязкое трение жидкости при истечении через зазоры и отверстия. Характе- ристика обычно нели- нейна Простота устрой- ства и регулиров- ки. Возможность плавного измене- ния коэффициента демпфирования Нестабильность характеристики при изменении тем- пературы окружа- ющей среды
Электро- динамиче- ское Используется прин- цип торможения вихре- выми токами, возника- ющими в диамагнитных телах при их движении в переменных и посто- янных магнитных по- лях Возможность плавного и широ- кого изменения коэффициента демп- фирования за счет выбора размеров тела и изменения магнитной индук- ции Необходимость наличия либо ис- точника электриче- ского тока, либо постоянных магни- тов
Пневматиче- ское Используется прин- цип либо торможения вращающейся в воздухе крыльчатки, либо со- противления перемеще- нию поршня в пневмо- цилиндре, объем кото- рого связан с окружа- ющим воздухом через малые щели или от- верстия Стабильность ха- рактеристик и плавность работы. Хорошая регули- руемость Конструктивная сложность
В остальном структура САР дорожных машин не отличается от структуры
систем промышленных объектов. -
Для автоматизации стационарных дорожных машин наибольшее применение
в качестве датчиков температуры получили термопары, а также полупроводни-
ковые термосопротивления — термисторы. Технические данные термопар и термо-
сопротивлений приведены в табл. 96.
В качестве датчиков для весового дозирования на асфальтобетонных заводах
(АБЗ) используют весовые циферблатные головки.
Головки типа ЦУ-500 выпускают со сменными циферблатными шкалами с це-
ной делений шкалы от 1 до 5 кг в зависимости от дозируемого веса.
Для автоматизации процессов весового дозирования ВНИИСтройдормашем
разработано автоматическое дозировочное устройство со следующей технической
характеристикой.
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАБОТЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
117
96. Данные по термопарам и термосопротивлениям
Тип прибора Термоэлектро- движущая сила в мв/°С Рабочая темпера- тура в °C Данные об инерционности
Термопара ТХ Хромель-алюмель 42,0 • До 1000° С при длительном включении ТХ-1; ТХ-2; ТХ-8 до 15 мин; ТХ-7 до 6 мин; TX-I5 и ТХ-146 3—1 мин
Термопара ТХК Хромель-копель 20,0 До 600° С при длительном включении ТХК-8; ТХК-13 до 15 мин; ТХК-15 и ТХК-146 3 — 1 мин
Термопара ТНК Железо-копель 35,0 До 500° С при длительном включении
Термосопротивле- ния: кмт-ю кмт-и Температурный коэффициент сопротивления 4,5-6% 4-120 + 120 —
Термометры сопротивления: ММТ-1 ММТ-6 КМТ-1 КМТ-4 Температурный коэффициент сопротивления 2,4 —3,4% То же Температурный коэффициент сопротивления 4,5 —6,0% То же + 120 + 120 + 180 + 120 Предназначены для работы в сухих по- мещениях То же Предназначены для работы в жидкости
Тип датчика...............................
Преобразующий элемент................
Чувствительность при перемещении стрелки
Скорость перемещения указательных стрелок
в об/сек.................................
Продолжительность срабатывания (постоян-
ная времени) в сек.......................
Допустимая сила тока контактов выходного
реле в а ................................
Питание.................................
Весовая головка ЦУ-500 (400) с ценой
деления 5 кг
Электронное реле или индукционные
датчики Д-З
0,3 деления шкалы
2
0,014
5
Переменный ток напряжением 220 в,
50 гц
САР процессом работы смесителя Д-597 (325). Асфальтобетонный смеси-
тель Д-597 имеет производительность 25 т/ч.
Автоматизация работы смесителя предусматривает:
автоматическое управление смесительно-дозировочным агрегатом;
автоматическое управление агрегатом питания;
автоматическое регулирование температуры сушильного агрегата;
автоматическое управление приготовлением и подачей битума.
118
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
Схема САР смесительно-дозировочного агрегата показана на рис. 9. Весовая
головка 1, соединенная рычагами с бункером 3 смесителя, определяет вес дози-
руемых материалов. Задатчики 2 веса каждого из четырех компонентов устанавли-
вают по технической программе вручную до начала процесса.
На каждой задающей стрелке установлен бесконтактный датчик электронного
реле, а на подвижной стрелке весов укреплена пластинка из мягкого железа,
свободно проходящая между катушками бесконтактного датчика. При совмещении
стрелок датчик срабатывает и подает команду на исполнительные механизмы
Рис. 9. Структурная схема САР асфальтобетонного смесителя Д-597 (325)
затворов бункеров с материалами. После окончания взвешивания включается
командный электропневматический аппарат типа КЭП-12У, по командам которого
происходит подача материалов и битума в смеситель 4.
Командный аппарат позволяет регулировать последовательность и продолжи-
тельность отдельных операций и имеет следующие параметры:
Напряжение в в ............ 127
Частота в гц .............. 50
Разрывная мощность контактов при ак-
тивной нагрузке (ток переменный, на-
пряжение 220 в) в ва ......... 500
Потребляемая мощность в вт.............. 40
Рабочее давление пневматических золот-
ников в атм.......................... 1,5
Число рабочих цепей..................... 11
Пределы изменения продолжительности
рабочих циклов.................... От 3 мин до 18 ч
Общее число различных рабочих циклов
(скоростей вала) .................... 126
Точность времени цикла в %........... ±2,5
Габаритные размеры в мм............. 312X 270x 127
Вес в кг ............... 9,5
Принципиальная электрическая схема асфальтобетономесителя Д-597 (325)
показана на рис. 10.
Структурная схема САР температуры сушильного агрегата (рис. 11) обеспе-
чивает поддержание температуры исходных материалов. Регулирование осуще-
ствляется электронным регулятором типа ЭРТ-59, датчиком которого служит
и КВ,
ifwzm.
nogovtyt
auad
хтнойшядие
uot/q
nw rtrraw
dogujnq
Dwfiwrifi
gnt/j
whiunp
qnwDH
daMHhg
nogossg
riauaujTipfqm
апнаьон/хд
to/v мэшо
£0N nadtuQ
l0N мэшо
яазшо
mgodrirog
mmiuwowgii
агнамм/яд
DLLi41/filJ
arrah&ii/xg
120
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖИЫX МАШИН
лятор подает команду на уменьшение
-220В
Рис. 11. Структурная схема САР темпера-
туры сушильного агрегата:
1 — электронный регулятор; 2 — блок
управления исполнительным механизмом;
3 — исполнительный механизм (сервомо-
тор); 4 — регулируемый орган (клапан
форсунки); 5—датчик температуры; 6-—за-
датчик, регулирующий температуру
термопара, устанавливаемая на выходе из сушильного барабана и контролирую-
щая температуру песка. Измерение температуры только одной фракции (песка)
является недостатком указанной схемы.
Электронный регулятор при отклонении температуры материала от заданной
воздействует не реверсивный пускатель серводвигателя, управляющий подачей
топлива в форсунку.
При использовании всего диапазона регулирования по топливоподаче регу-
юизводительности агрегата питания.
Приготовление и подача битума
осуществляются с помощью указателей
уровня поплавкового типа и терморе-
гулятора. Указатели уровня устанав-
ливаются в битумохранилище, отсеке
сырого битума и цистернах готового
продукта. В битумохранилище указа-
тель уровня контролирует уровень
погружения нагревательно перекачи-
вающего оборудования. Указатель
уровня отсека сырого битума управ-
ляет электродвигателем насоса, кото-
рый подает битум в этот отсек. Ука-
затели уровней, установленные в ци-
стернах готового битума, включены
с сигнальными лампами.
Терморегулятор контролирует тем-
пературу битума, выходящего из биту-
моплавильни; если температура соот-
ветствует заданной, то битум направ-
ляется в цистерны готового битума;
если температура недостаточна, то би-
тум поступает в отсек сырого битума.
Управление смесительно-дозиро-
вочным агрегатом производится опе-
ратором с центрального пульта управ-
ления, а сушильным агрегатом и би-
тумным хозяйством — с местных пуль-
тов управления.
САР рабочего органа бульдозера типа Д-535. Харьковским автодорожным
институтом совместно с Бердянским и Харьковским заводами дорожных машин
разработана САР процесса копания грунта бульдозером Д-535 (рис. 12) на трак-
торе Т-74.
САР стабилизирует нагрузку дизеля изменением толщины срезаемой стружки.
Регулятор представляет собой приставку к системе ручного управления машиной.
В САР измерение величины нагрузки производится по косвенному параметру—
угловой скорости вала дизеля.
Положение отвала определяет толщину срезаемой стружки. От его положения
зависит нагрузка — момент от сил сопротивления копанию, воспринимаемый —•
дизелем.
Привод рабочего органа имеет релейную характеристику, так как золотник,
управляющий гидроцилиндрами, может занимать одно из трех положений:
«закрыто», «подъем», «опускание».
САР действует следующим образом: э. д. с. тахогенератора пропорциональна
угловой скорости вала дизеля. Этот сигнал подается на два потенциометра,
включенные в две параллельные ветви схемы, управляющие подъемом и опуска-
нием рабочего органа. Напряжения, снимаемые с потенциометров, сравниваются
с опорным, пропорциональным номинальным оборотам вала дизеля. Сигнал раз-
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАБОТЫ ДОРОЖИ Ых МАШИН
121
ности этих напряжений является управляющим сигналом САР. Он усиливается
полупроводниковым усилителем постоянного тока и подается на исполнительное
реле, которое включает электродвигатель, перемещающий золотник гидроци-
линдров.
САР рабочего органа автогрейдера для устройства поперечного профиля.
Возмущающим воздействием на датчик является угол отклонения автогрей-
дера от вертикали, регулируемой величиной — угол наклона рабочего органа
в поперечном направлении. Выбор принципа действия и структуры САР обу-
словливается конструктивными особенностями автогрейдера (рис. 13).
Рис. 12. Структурная схема ;САР
бульдозера Д-535:
1—чувствительный элемент (дизель);
2 — датчик чувствительного эле-
мента (тахогенератор); 3— элемент
сравнения сигналов датчика и за-
дающего (мост); 4 — усилитель
Управляющего сигнала (магнитный
или полупроводниковый); 5—релей-
ный регулятор (реле); 6 — элемент
настройки задатчика; 7 — задатчик
базового значения (потенциометр);
8—звено связи рабочего органа
с чувствительным элементом (сило-
вая передача между дизелем и гу-
сеницами); 9— регулуруемый рабо-
чий орган (отвал); 10 — Исполни-
тельный механизм (силовые гидро-
цилиндры перемещения отвала)
Рис. 13. Структурная схема автомата
поперечного профиля автогрейдера:
1 — датчик; 2 — орган сравнения; 3—уси-
литель; 4—исполнительный орган; 5—при-
вод; 6 — объект регулирования (рабочий
орган); 7—основная рама.
На отечественных автогрейдерах гид-
равлический привод рабочего органа прак-
тически работает с постоянной скоростью.
Вследствие этого данная система отно-
сится к релейным интегрирующим систе-
мам и для САР выбран трехпозиционный
релейный регулятор.
Маятниковый датчик угла отклонения
грейдера от вертикали устанавливается
на тяговой раме автогрейдера, а остальные устройства САР — в кабине на пульте.
Схема действует по отклонению регулируемой величины от заданного зна-
чения. Задающее значение регулируемой величины устанавливается с помощью
командоаппарата, фиксирующего положение рукоятки, с которой связан потен-
циометр. С маятником связан другой потенциометр, сигнал которого пропорцио-
нален действительному углу отклонения автогрейдера от вертикали. Сигналы,
снимаемые с этих потенциометров, сравниваются между собой по схеме моста,
в диагональ которого включены поляризованные реле. Они срабатывают, когда
величина сигнала рассогласования достигает установленного значения.
Ввиду малой разрывной мощности контактов поляризованных реле исполь-
зуют промежуточные реле. Контактами этих реле включают контакторы, управ-
ляющие исполнительными электромагнитами пневмосистемы привода рабочего
органа (автогрейдер Д-395), либо электромагнитами гидрозолотников.
Питание САР осуществляется от аккумуляторных батарей автогрейдера при
напряжении 24 в. При отказе системы возможен переход на ручное управление.
Конструкция датчика-маятника с потенциометром разработана во ВНИИСтрой-
дормаше.
122 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ДОРОЖНЫХ МАШИН
Для демпфирования (в широких пределах) случайных возмущений (в зави-
симости от микрорельефа обрабатываемой поверхности) маятник помещен в ванну
с веретенным маслом.
Маятниковый датчик имеет следующие данные:
Потенциометр с сопротивлением в ом . . . .
Чувствительность..........................
Диапазон измерений в град ........
Частота собственных колебаний маятника в гц
Габаритные размеры в мм .........
Вес в кг ....... . .......................
160± 16
0° 07'±20%
±7
1,4
220X110
8,7
Автогрейдер Д-395 с описанным автоматическим регулятором обеспечивает
необходимое качество отделки земляного полотна с точностью до 0° 25'—0° 30'
за 1—2 прохода.
Глава IV
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
КЛАССИФИКАЦИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ И ПЕРЕДАЧ
Гидравлическим приводом называется устройство, состоящее из приводного
двигателя, гидропередачи, коммуникаций (трубопроводов), вспомогательных
устройств и элементов управления.
Гидравлическими называются передачи, в которых рабочим телом, передаю-
щим энергию, является жидкость.
Гидропередачи по принципу действия подразделяют на гидростатические
(объемные) и гидродинамические.
В гидростатических передачах используется гидростатическое давление,
а движение передается за счет перемещения объема жидкости в замкнутом про-
странстве. Эти передачи включают насос и гидродвигатель объемного типа.
Гидродинамическая передача осуществляет передачу крутящего момента
за счет изменения момента количества движения рабочей жидкости, протекающей
в рабочих колесах. Рабочие колеса гидродинамической передачи заключены в об-
щую полость и осуществляют функции центробежного насоса и турбины.
Коэффициент полезного действия передачи определяется выражением
I
П = । Kmlm .
m=l
где т] — к. п. д. передачи; Кт — коэффициент трансформации (силовое передаточ-
ное число); im — передаточное отношение; т — номер выходного (ведомого)
звена; I — количество выходных звеньев передачи.
Гидропередачи могут быть регулируемые и нерегулируемые.
По способу регулирования передачи разделяют на две группы.
1. Передачи с изменяемым передаточным отношением и неизменяемым коэф-
фициентом трансформации. К этой группе относятся объемные гидропередачи
с дроссельным регулированием скорости выходного звена и гидромуфты (объемные
и гидродинамические). Регулирование скорости осуществляется за счет «проскаль-
зывания» ведомого звена относительно ведущего, поэтому оио происходит с не-
избежным уменьшением к. п. д. передачи. Потери энергии в передаче пропор-
циональны «проскальзыванию», а к. п. д. пропорционально передаточному отно-
шению и имеет максимальное значение при максимальной его величине.
2. Передачи с изменяемым передаточным отношением и переменным коэффи-
циентом трансформации. К таким передачам относятся гидропередачи с объемным
регулированием и гидротрансформаторы (объемные и гидродинамические). К. п. д.
таких передач может поддерживаться на постоянном уровне в некоторой зоне
регулирования скорости ведомого звена.
По конструктивным признакам гидростатические передачи подразделяются
на открытые и закрытые.
Открытые гидропередачи характеризуются тем, что жидкость, циркулирую-
щая в системе, после срабатывания в силовом элементе' привода поступает в бак,
находящийся под атмосферным давлением.
В гидроприводах с закрытой (кольцевой) циркуляцией жидкость после сра-
батывания в гидродвигателе по трубопроводу направляется в насос. Таким обра-
124
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
зом, в системе должно циркулировать постоянное количество жидкости. Однако
вследствие утечек, а иногда и по другим причинам (например, наличие дифферен-
циальных цилиндров) количество циркулирующей в системе жидкости не остается
постоянным; поэтому для устранения возможности разрыва струи или кавитации
применяют специальные подпитывающие насосы. Для подпитки системы также
используют (вместо насоса) напор, определяемый высотой столба жидкости до
уровня ее в наполнительном бачке.
В случаях, когда время «глубокого» регулирования в рабочем цикле машины
невелико или мощность привода незначительна, экономически целесообразно
применять системы дроссельного регулирования. В этом случае применяют,
главным образом, открытые системы.
В открытой системе, обычно при нейтральном положении золотника распре-
делителя, масло циркулирует под небольшим давлением, необходимым для
преодоления гидравлических сопротивлений в системе. Расходуемая при этом
мощность нёвелика.
Системы гидропередач дроссельного регулирования с насосами постоянной
производительности выполняются по схемам: с постоянным расходом и с постоян-
ным давлением.
В дорожном машиностроении применяют, главным образом, первую схему.
Ее отличительной особенностью является то, что при постоянном числе оборотов
насоса расход жидкости в системе остается постоянным и не зависимым от нагрузки
на гидродвигателе.
В системах автоматического регулирования применяют главным образом вто-
рую схему, которая обеспечивает возможность параллельного присоединения
нескольких независимо управляемых нагрузок от одного насоса и создает большую
линейность работы золотников.
Достоинством закрытой системы является хорошая защищенность рабочей
жидкости от попадания пыли и грязи, простота и надежность регулирования
скорости при наличии насосов регулируемой производительности. Для закрытой
системы характерно объемное регулирование. С энергетической точки зрения такое
регулирование более выгодно, чем дроссельное.
К недостаткам закрытых систем относятся плохие условия охлаждения и
очистки масла, а также более высокая стоимость регулируемых насосов.
Первоначальная стоимость систем с объемным регулированием выше, чем
систем с дроссельным регулированием, однако с увеличением времени эксплуата-
ции машины затраты для дроссельных систем возрастают более интенсивно, глав-
ным образом, за счет ремонтов и расхода рабочей жидкости. Поэтому при длитель-
ной эксплуатации гидросистемы с объемным регулированием могут оказаться
более выгодными.
С повышением давления стоимость объемных гидросистем уменьшается. Так,
например, для землеройной машины стоимость объемной гидропередачи мощностью
35 л. с. снижается в 1,7 раза при переходе от давления 70 кГ/см? на давление
420 кГ/см?.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПЕРЕДАЧ
Выбор основных параметров объемных гидропередач производится в соот-
ветствии с расчетом действующих усилий и скоростей движения элементов кине-
матической системы машины. При ориентировочном расчете силовой системы
гидропередач руководствуются следующей последовательностью работ.
1. После уточнения необходимости и целесообразности совмещения во вре-
мени операций, осуществляемых рабочими элементами, вычерчивают в первом
приближении отдельные схемы гидравлических систем привода рабочих элементов.
2. Разрабатывают общую схему гидропривода машины.
3. Уточняют общую схему гидропривода с учетом специфических требований
как к приводу в целом, так и к отдельным его элементам, т. е. в схеме предусматри-
РАБОЧИЕ ЖИДКОСТИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ГИДРОПРИВОДАХ
125
вают, если это необходимо, системы разгрузки насоса, системы управления на-
сосом переменной производительности, предохранительные, редукционные и
обратные клапаны, гидрозамки, клапаны последовательности работы, ограничи-
тели хода, синхронизаторы движения, регуляторы расхода и т. п.
4. Определяют марку рабочей жидкости.
5. Рассчитывают основные параметры элементов системы: гидродвигателей,
насосов, распределителей, клапанов, коммуникаций фильтров и др.
6. Определяют потери энергии и утечки жидкости в приводе и устанавливают
количество тепла, передаваемое рабочей жидкости и элементам конструкций.
7. Производят тепловой расчет и выбирают средства для охлаждения системы.
8. Определяют емкость баков для рабочей жидкости.
РАБОЧИЕ ЖИДКОСТИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ГИДРОПРИВОДАХ
В качестве рабочих жидкостей в гидроприводах дорожных машин применяют
минеральные масла, получаемые из нефти путем ее перегонки.
Физические свойства жидкостей определяют следующими основными вели-
чинами.
Объемный вес — вес единицы объема (употребляют также понятие удельного
веса, который является отношением объемного веса жидкости при /=20° С к объем-
ному весу дистиллированной воды при t = 4° С). Плотность — отношение массы
, М у ,
жидкости к ее объему о = . Объем, объемный вес и плотность жидкости
изменяются в зависимости от температуры и давления. Изменение объема жидко-
сти при изменении температуры характеризуется коэффициентом объемного
расширения (табл. 1).
R = Ц1 ц2 dV
pt Vi (G — /2) Vi dt ’
где Ух и Д — первоначальный объем и температура жидкости; V2 и Д — новые
объем и температура жидкости; о — плотность в к.Г -секНм.1; М — масса жидко-
сти в кг; у — объемный вес жидкости в кГ/м?', g — 9,81 mJc&&— ускорение силы
тяжести.
1. Коэффициент температурного расширения
для минеральных масел в зависимости от их объемного веса
Объемный вес В Х2/Л*3 Коэффициент объемного расши- рения pjlO“6 Объемный вес В /С2/Л13 Коэффициент объемного расши- рения fylO"6
700 — 720 1255 860 — 880 782
720—740 1183 880 — 900 734
740 — 760 1118 900—920 688
760—780 1054 920 — 940 645
780 — 800 995 940—960 604
800 — 820 937 960—980 565
820 — 840 882 980 — 1000 525
840 — 860 831
Новый объем при температуре /2 вычисляется по формуле
^2 = Vx [l + IWl-Ш
где р, —коэффициент объемного расширения (1/град).
Изменение объемного веса в зависимости от температуры может быть вычис-
лено по формуле Д. И. Менделеева.
126
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Изменение объема жидкости в зависимости от давления характеризуется
коэффициентом объемного сжатия
R Vi - dV
Р Vi (Р1 — р2) V dp ’
где Ух и рх — первоначальный объем и давление; V2 и р2 — объем и давление
нового состояния жидкости; — коэффициент объемного сжатия в см/ЧкГ', р —
давление в кГ/см3.
Для масел гидросистем зависит от давления и применяется в пределах от
60,4-10-6 до 44,5'10'6 при изменении давления в диапазоне от 70 до 700 кГ/см?
Рис. 2. Значение объемного сжатия для
силиконовой жидкости
Рис. 1. Растворимость воздуха в минеральном
масле в зависимости от давления
при t = 20° С. В диапазоне давлений от 70 до 200 кГ/см? можно принимать сред-
нее значение рр = 58-10 ,; смР/кг при t = 20° С.
Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется модулем
упругости Е = -р— и для минеральных масел находится в пределах от 13 500
до 17 500 кГ/с:л~.'‘
Растворимость воздуха в минеральном масле (в см3 воздуха на 100 см3
масла) дана на рис. 1.
Значение коэффициента объемного сжатия для силиконовой жидкости (диэтил-
силоксан), применяющейся в жидкостных аммортизаторах, дано на рис. 2.
Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление усилию
сдвига или перемещению ее слоев. Это свойство оценивается коэффициентами
вязкости.
Соотношение между динамическими и кинематическими коэффициентами
вязкости определяется выражением
П
v = —- ,
Р
где v — кинематический коэффициент вязкости в .и2/сж; т] — динамический
коэффициент вязкости в кГ сек/м?.
Коэффициент динамической вязкости определяется по формуле
F
6 de
РАБОЧИЕ ЖИДКОСТИ, ПРИМЕНЯЕМ ЫЕ В ГИДРОПРИВОДАХ
127
где F — касательная сила, действующая между движущимися слоями жидкости
dV
площадью S .при градиенте скорости —ц-.
Единица динамической вязкости в системе МКСГ (СИ) н-сск/р? (ньютон-
секунда на квадратный метр). В системе СГС единица динамической вязкости но-
сит название пуаза, имеет размерность 1 dun -сек/см2 или 1 Псм-сек. и обозначается
пз. Для маловязких жидкостей применяют величину, в 100 раз меньшую, —
сантипуаз (спз). В- системе МКГСС единица динамической вязкости имеет раз-
мерность 1 кГ-сек/м?.
Единицы динамической вязкости в различных системах связаны соотноше-
нием 1 нсек/м? = 10 ди.н-сск!смг = 10 пз = 103 спз = 0,101972 кГ-сек/м?.
Единица кинематической вязкости в системе МКСГ — 1 мУсек и совпадает
по величине с размером единицы кинематической вязкости в системе МКГСС,
а в системе СГС — 1 с:л’~1сск носит название стокса (ст). В практике получила
распространение единица, в 100 раз меньшая сантистокс (сст).
Соотношение единиц кинематической вязкости следующее:
1 мЧсск. — 104 ст = 10е сст.
Для пересчета коэффициентов вязкости пользуются формулой
v = —2- (т| в спз', v в сст и у в Г/смЯ).
Величина -4—, обратная вязкости, называется текучестью. Вязкость
при основной рабочей температуре 100 или 50° С, выраженная в сст, обычно ука-
зывается в марках масел (например, МС-20 масло вязкостью v100 » 20 сст,
индустриальное 20 — масло вязкостью v50 20 сст).
Вязкость жидкостей обычно измеряют вискозиметрами. В СССР
принята условная вязкость, которая измеряется вискозиметром типа ВУ и выра-
жается в градусах Энглера (°Е). Условная вязкость является отвлеченным числом
и определяется отношением времени истечения из вискозиметра 200 г исследуемой
жидкости при постоянной заданной температуре через насадок с отверстием диа-
метром 2,8 мм к времени истечения такого же количества дистиллированной воды
при t = 20° С.
Вискозиметр Энглера применим для жидкостей вязкостью не менее 1,1° Е.
Вязкость масел может указываться для температур 20, 50 и 100° С, при этом
соответственно обозначается Е20, ЕВо и Е100.
Для пересчета градусов Энглера в единицы абсолютной динамической вязко-
сти практически можно применять приближенную формулу
Т] [пз] = 0,00065° Е.
Вязкость капельных жидкостей с повышением температуры уменьшается.
Для минеральных масел эта зависимость выражается приближенной формулой
/ 50
V/ = v60 ( -р-
где V/ и v60 —- коэффициенты кинематической вязкости соответственно при темпера-
турах Г С и 50° С). Показатель степени п определяется по табл. 2.
2. Значения показателя степени п
Вязкость в °Е при t = 50° С 1,2 1,5 1,8 2.0 З.о 4,0 5,0 6,0 7 8 9 10
п 1,39 1,59 1,72 1,79 1,99 2,13 2,24 2,32 2,42 2,49 2,52 2,56
128
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Минеральные масла, применяемые в гидроприводах дорожных машин
1 Область применения а а й a s 6 га ® «ф g й ф 5 &R * ° § о* P-S £ & § з и^° 1 § з «е.® § з g ° « О S и 3 о 9?exE ® а w ex s ?gc x » *sx В S Ss g ч Я a S S g'gg O>. ex гсичяи1>я2* ф s a ex ч <u - ttn c ь о £ cL A-£ s' & s st 5 к ex <y м “ s ra и К к * R S e >>\o raS-rttw^K^EK « ЛОи- К raSse2cf-o« O^oSs5ho5 Л д 5 ф ex ф S ra 23- ra сх,Л S © 0 га Л> a CQ *4 и 4 £ ф cxCQ ft И й O.CQ rt CX s H CQ 2 Ь Ф \0 4- 1> Ф S R Ф Оф ф W ф О o S ф О Я О Ф t а Я U R CXCX R k 2 s СЧ ч ь
Объемный вес при 20° С в кГ/мА 877 888—896 900—930 900 — 930 916—922 900 — 930 ’ - 925—930
Содержа- ние меха- нических примесей В % Отсут- ствуют To же •» •» •» 0,025 I 0,025 | 0,007 0,025
<0 < о О v га о я ч5 S н оО £ SZ о Ячх га га Л Ч а 2 0,07 0,5 0,05 0,14 0,14 0,1 0,15 0,35 - 0,2 1
Температура в °C засты- вания не выше — 63 — 45 — 45 — 30 — 20 — 40 1 — 25 -10 — 25 1 -15 — 5
g ф о 5 ’1” Ess о а а а 92 135 163 165 I 170 170 | 200 i 190 220
Вязкость при 100° С ВУ 1 2 1 1,86 - 2,37 1
S 6 10 8 — 9 10,5 12,5 15
при 50° С ля 1,82 2,05—2,26 1,86— 2,226 2,6—3,31 5,24 — 7,01
сст >10 9,6 12-14 10—14 17 — 23 24 70 38—52 48—54 77 — 91 135 1
Марки масел и ГОСТ оГ о . 1 S “j1 ш “? S - p 2 s S 1 1 1 1 ~ - 3 S -S 3 s rvio д cc - фЮ 0lo oo фirac<j co °e> Щ 1 SI 2 | E— - о I " 1- i- 2 § s-8 2 2 ^н^ьи 1 £*ь Bb о S'b*-4 So So X о So xA SS§2£2 «2 «2 sg 3 «2е? ~ 3 ra gu о ® M а>“'^1Л^к1-'сс^ ^нсо 5 S <
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
129
Часто для оценки изменения вязкости от температуры пользуются понятием
индекса вязкости. В стандартах вязкостно-температурная характеристика масла
дается числовой величиной, получаемой отделения числовых значений кинемати-
ческой вязкости масел при температурах 50 и 100° С.
Вязкость масел изменяется в зависимости от давления. В практических
расчетах для определения зависимости вязкости минеральных масел от давления
можно пользоваться уравнением
vp = (1 + 0,003р) v,
где vp — кинематический коэффициент вязкости при давлении р; v — кинемати-
ческий коэффициент вязкости при атмосферном давлении; р — давление в кГ/см?.
Повышение вязкости от давления следует учитывать при определении утечек
и конструктивных зазоров в элементах гидропередач.
При смешивании масел, образующих однородную жидкость, коэффициент
условной вязкости определяется по формуле
OD а°Е] +6°Е2-К(°Е1-°Е2)
100 ’
где а и & — процентное содержание компонентов в смеси; °Е1 и °Е2 — коэффи-
циенты условной вязкости компонентов смеси; К — эмпирический коэффициент,
зависящий от содержания а и & в смеси:
а 10 20 30 40 50 60 70 80 90%
Ъ 90 80 70 60 50 40 30 20 10%
А” 6,7 13,1 17,9 22,1 25,5 27,9 28,2 25 17
Характеристика минеральных масел приведена в табл. 3.
Температура вспышки, при которой пары масла образуют с окружающим
воздухом смесь, воспламеняющуюся от открытого пламени. Эта температура
служит показателем испаряемости масла. При сравнении двух масел примерно
одинаковой вязкости лучшим считается то, которое имеет более высокую темпе-
ратуру вспышки. Испарение масла начинается при температуре на 65—85° С
ниже температуры вспышки.
Температура застывания характеризует потерю подвижности масла, при
этом масло, находящееся в стандартной пробирке, при наклонении последней под
углом 45° остается неподвижным в течение 1 мин. Практически зимой масло
теряет подвижность при температуре на 15—20° С ниже, установленной ГОСТ.
Свойство масла вызывать коррозию характеризуется кислотным числом.
Масло с кислотным числом выше 0,35 применять в гидросистемах не рекомендуется.
Не рекомендуется также применять масла индустриальные выщелоченные, так
как они подвержены быстрому разложению.
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
Насосы. В гидравлических передачах объемного действия применяются ше-
стеренные, лопастные и поршневые насосы, которые предназначены для преобра-
зования механической энергии двигателя в энергию состояния жидкости.
Производительность насоса измеряется количеством жидкости, подаваемой
насосом в единицу времени. Обычно за единицу расхода принимается 1 д:ли.н.
Основные характеристики насосов даны в табл. 4.
С повышением давления действительная производительность насоса при
отсутствии объемных потерь на всасывание снижается примерно по линейному
закону.
9 Бородачей и др. 304
130
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
4. Характеристики насосов
Параметры Формула для определения Примечание
Производительность тео' ретическая в cmAImuh Q р — qn = wzn, где q — суммарное изме- нение объема рабочих ка- мер за один оборот вала насоса Действительная произ- водительность насоса в см3/мин Q = Qt^o6
Удельная производитель- ность (подача) в см3]об —
Мощность насоса теоре- тическая ±PQr NT~ 450 Л'С- Или ^рОр NT= м2 кет Действительная мощ- ность на валу насоса NT N — "^пол
Крутящий момент на валу насоса теоретический в к гем MT = -qiP 1 2л Действительный крутя- щий момент Мг М = — Чмех
Объемный к. п. д. на- соса Q ^Об- Qr —
Механический к. п. д. • насоса М р ^мгх = —
Полный к. п. д. насоса ^пол ~ ^об^мех —
Обозначения:
w — рабочий объем одной камеры насоса;
z — число камер;
п — число оборотов вала насоса в минуту;
др — перепад давлений в кГ/см2, создаваемый насосом.
Величина утечек через зазоры практически мало зависит от числа оборотов
насоса. Объемный к. п. д. насосов зависит также и от упругих деформаций его
камер и жидкости
Поо = 1 — Рн (г — 1) (Рр + 6),
Ь Ч- с
где г = —-— (Ь — объем, описываемый вытеснителем за один ход, с — объем
о
вредного пространства одной рабочей камеры насоса); 6 — коэффициент, харак-
теризующий деформацию единицы объема вредного пространства насоса на
1 кГ/см?1; рн —давление в нагнетающей линии насоса.
Особенно неблагоприятно сжимаемость рабочей жидкости проявляется при
наличии в ней воздуха.
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТ Ы ГИДРОПЕРЕДАЧ
131
Шестеренчатые насосы применяются в системах относительно небольшой
мощности. Они отличаются простотой конструкции, малой стоимостью и надеж-
ностью в эксплуатации. Основные характеристики шестеренчатых насосов даны
в табл. 5.
5. Характеристики шестеренчатых насосов
Параметры Формулы для определения Примечание
Удельная теоретическая производительность в см2/об q = l-W~3DHmb Формула дает приближен- ное значение с точностью 3 — 4% при z — 84-12
Производительность тео- ретическая в см3/мин Q? = qn, или лА — Л) bn QT- l03 Объемный к. п. д. шестерен- чатых насосов находится в пределах Лоб = 0,94 — 0,80 (снижение к. п. д. по мерс износа насоса)
Минимальная окружная скорость шестерен Ph. Практически скорость вра- щения насоса не бывает ниже 200 — 300 об/мин из-за резкого снижения к. п. д. при даль- нейшем уменьшении скорости
Коэффициент неравно- мерности потока C = 1,25 C05Za. z С — отношение амплитуды пульсации расхода к среднему значению потока
Обозначения: Z) — диаметр начальной окружности ведущей шестерни насоса в см; z — число зубьев ведущей шестерни; т — модуль зацепления в см; b — ширина шестерни в см; п — число оборотов ведущей шестерни в минуту; А — межцентровое расстояние в см; Dg — диаметр окружности головок в см; Рн — давление в нагнетающей линии насоса в кГ/см2; °Е — вязкость в градусах Энглера; а — угол зацепления для цилиндрических колес с эвольвентным профи- лем зуба.
Амплитуда пульсации давления вследствие упругости жидкости может
значительно превышать амплитуду пульсации потока (до 200% и выше).
В дорожном машиностроении применяются насосы типа НШ (рис. 3). Насос
состоит из двух находящихся в зацеплении шестерен 5 и 8, установленных в рас-
точках корпуса 6.
Рабочая жидкость из бака поступает в полость всасывания, заполняет впа-
дины между зубьями и переносится вращающимися шестернями в полость нагне-
тания.
Насос типа НШ относится к числу насосов с автоматической компенсацией
торцовых зазоров, образующихся между шестерней и втулкой. Характеристики
их приведены в табл. 6.
9*
132 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
6. Характеристика насосов типа НШ
Параметры Типы
НШ-10 НШ-32 НШ-46
Удельная производительность в см* Наибольшее давление при перепуска- нии через предохранительный клапан в кГ/см2 ............... Рабочее давление в кГ/см2 Пределы изменения рабочего числа оборотов вала насоса в об/мин .... Направление вращения приводного вала по ГОСТ 1630 — 46 Объемный к. п. д. при испытании на масле марки ДП-11, ГОСТ 5304 — 54, тем- пературе 50° С, давлении 100 кгс/см2 и числе оборотов приводного вала 1600 — 1650 Крепление насоса Вес без присоединительной арматуры в кг ................. 10 135 До 100 1 100 — 1650 П! 0,9 2,55 32,57 135 До 100 1 100—1650 эавое или лево: 0,9 Фланцевое 6,65 47,38 135 До 100 1100—1650 0,9 7,14
Установочные чертежи насосов типа НШ показаны на рис. 4, а размеры
приведены в табл. 7.
Для соединения насоса с магистралью гидросистемы имеются обработанные
плоскости с нагнетательными и всасывающими отверстиями и четырьмя резьбо-
выми отверстиями для крепления угловых или прямых муфт.
Рис. 3. Шестеренный насос НШ:
1 и 2 — стопорные кольца уплотнения; 3 — уплотнение; 4 — О-образное уплотнение;
5 — ведущая шестерня; 6 — корпус; 7 — бронзовые втулки-подшипники; 8 — ведомая
шестерня; 9 — болт крепления крышки; 10 — крышка
Рис. 4. Установочные чертежи шестеренчатых насосов
В насосах типов НШ-32 и НШ-10 нагнетательные отверстия выполнены
круглыми, а в насосе НШ-46 — овальными.
134
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Насос крепится к корпусу привода при помощи фланца с четырьмя отвер-
стиями под болты, выполненного за одно целое с крышкой насоса. Для центровки
ведущего вала насоса относительно привода служит буртик.
Рис. 5. Присоединительная арматура насосов:
а — угловая; б — прямая
Предусмотрены два варианта присоединительной арматуры: угловая (вис. 5, о)
и прямая (рис. 5, б) муфты.
В качестве материала для уплотнительных колец шестеренчатых насосов
применяется резиносмесь В-14, ТУ 116б-58р, которая вулканизируется до твер-
7. Установочные размеры шестеренчатых насосов в мм (рис. 4)
Обозначения нш-ю НШ-32 НШ-46
А 152 152
Б 68 94 94
В 41,5 ± 0,2 56 56
Г 41,5 + 0,2 56 56
д 133 184 200
Е 48 67,5 72,5
Ж 21,5 21,5
3 29 42 45
И 24 35 —-
к — 25,5 25,5
л дп “0,040 0 60 -0J20 „ Qn—0,05 09° —0,14 0 90
м 6 6 6
н 1,1 + 0,2 1,3 ——
О 014 + 0,24 0 24 + °,28 03О±О,28
п М8Х 1,25 М8Х 1,25
р R0.2 R0.2 R0.2
0 6 „ ,-0,7 ал 1 —0,7
с 011,4 ’ 020,1 020,1
о_ —0,025 94-0,025
т 1ь—0,070 0,085 24-0,085
0,030 й —0,035 д—0,035
У 4—0,085 ь —0,100 —0,100
ф 0,2X45° 0,2X45° 0,2X45°
X Р9 для четырех мест Я12 Я12
А А 93 134 134
АБ 46,5 67 67
АВ 75 + 0,2 110 + 0,2 110 + 0,2
АГ 37,5 + 0,1 56 + 0,1 55 + 0,1
АД 108 110 НО
АЕ 54 55 55
АЖ 90 + 0,2 86 + 0,2 86±0,2
АЗ 28,5 + 0,1 43+0,1 43±0,1
А И 014,3 023,8 •—
А К 09 (4 отв.) 011 (4 отв.) 0 11 (4 отв.)
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
135
дости 80—90 по Шору. Резиносмесь В-14 обладает повышенной масло- и морозо-
стойкостью.
В качестве шестеренчатых реверсивных насосов-гидромоторов применяются
ДНШ-75Р и ДНШ-150Р (рис. 6).
Основные детали насосов гидромотора ДНШ-150Р, как и ДНШ-75Р — сталь-
ные шестерни и чугунный корпус. По торцам шестерни автоматически самоуплот-
няются втулками-опорами.
Валы шестерен с радиальной и осевой разгрузкой опираются на игольчатые
роликоподшипники, расположенные на неподвижной и подвижной опорах. Силой
давления жидкости, создаваемой в полостях между зубьями, подвижные опоры-
подпятники поджимаются к торцам’ шестерен подпружиненными поршнями.
Жидкость подводится по каналам, расположенным в подвижных опорах, к рабо-
чим полостям поршней. Для автоматической разгрузки шестерен от радиальных
и осевых сил противоположные каналы в подвижных опорах соединены попарно
диаметрально расположенными каналами, которые выравнивают давление в про-
тивоположных каналах и поршнях. Техническая характеристика насосов-гидро-
моторов ДНШ дана в табл. 8.
8. Характеристика насосов-гидромоторов ДНШ
Параметры Г идромоторы Насосы
ДНШ-75Р ДНШ-150Р ДНШ-75Р ДНШ-150Р
Удельная производительность в л/об 0,0515 0,75 0,0515 0,75
Модуль в мм ........... 4 10 4 10
Число зубьев 14 14 14 14
Ширина шестерен в мм ...... 30 80 30 80
Рабочее давление в кГ/см Максимальное давление предохрани- 80 70 80 70
тельного клапана в кГ/см2 ....*. 120 100 120 100
Скорость вращения в об/мин .... Крутящий момент при др ~ 80 кГ/см2 1000 800 1500 700
в кГм ................ Производительность насоса при темпе- ратуре -|-50о С в л]мин'. при рабочем давлении 100 кГ/см2 5,3 60 — —
и скорости вращения 1500 об/мин при рабочем давлении 70 кГ/см2 — — 605 —
и скорости вращения 730 об/мин Расход рабочей жидкости через мотор в л/мин\ — — — 500
при скорости вращения 1000 об/мин 65
» » » 800 » Мощность, потребляемая насосом, — 700 — —
в кет Мощность, отдаваемая мотором при — 16 80
Др = 100 кГ/см2 в кет ......' . Диаметр трубопровода (вход и выход) 6,85 40 —
в мм 23 70 23 70
Габариты в мм 210Х X 226Х Х208 325 Х Х286Х Х420 210Х Х226Х X 208 325Х X 286Х Х420
Вес (сухой) в кг .......... 28 220 28 220
В насосах-гидромоторах МНШ в отличие от насосов типа НШ фигурные
уплотнятацие пластины расположены и на стороне нагнетания и на стороне вса-
сывания. Характеристика насосов-гидромоторов МНШ дана в табл. 9.
В качестве гидромоторов применяются также лопастные (шиберные) насосы.
Их преимущество — относительно малая чувствительность к загрязнению рабо-
136
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
6ВГ
Рис. 6. Шестеренные реверсивные насосы — гидромоторы ДНШ:
поршни; 2 — уплотнения поршней; 3 — корпус; 4 — игольчатый подшипник; 5 — подвижная опора подшипника; 6 — ве-
зя шестерня; 7 — ведомая шестерня; 8 — неподвижная опора подшипника; 9— уплотнение вала; 10—ведущий вал насоса;
11 — шлицевая муфта; 12 — штуцер для отвода внутренних утечек; 13 — разгрузочные канавки
УЗЛЫ и ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
137
9. Характеристика шестеренчатых насосов-гидромоторов типа МНШ
Параметры МНШ-32 МНШ-46
в режиме гидродвига- теля в режиме насоса в режиме гидродвига- теля в режиме насоса
Удельная производитель- 32, 57 47, 38
ность в см2/об Наибольший крутящий
момент в кГм. Число оборотов в ми- 4,75 — 6,9 —
нуту Наибольшая отдавае- 300—1600 1 100 — 1600 300—1600 1 100 — 1600
мая мощность в л. с. Наибольший пусковой момент (под нагрузкой) 9, 5 14, 0
в кГм 3,75 5,6
Вес в кг ....... Вес на единицу мощно- 6,4 7
ст и в кг/л.с........ 0,675 0,515
Примечание. Для всех насосов-гидродвигателей рабочее давление
100 кГ/см2, объемный к. п. д. не менее 0,9, а общий к. п. д. — не менее 0,75- Направ-
ление вращения — в любую сторону.
чей жидкости. Вращающиеся части имеют малый момент инерции, что позволяет
осуществлять изменение скорости с большими ускорениями при малых повыше-
ниях давления.
Рис. 7. Лопастной (шиберный) насос-гидромотор типа МГ16-1:
1 — лопатки; 2, 20 — отверстия; 3 — статор; 4 — вал; 5 — манжета; 6 — шарикоподшип-
ники; 7 — дренажное отверстие; 8 — полости под лопатками; 9 — резиновое кольцо;
10 — сливное отверстие; 11 — сливная полость; 12 — кольцевой выступ; 13 — крышка;
14 пружина; 15 — золотник; 16 — задний диск; 17 — пробка; 18 — полость; 19 —
отверстие для подвода высокого давления; 21 — ротор; 22 — передний диск; 23 — коль-
цевой канал; 24 — подводящее отверстие; 25 — корпус
Расчет основных параметров лопастных насосов осуществляется по форму-
лам, приведенным в табл. 10, а их характеристика — в табл. И.
Лопастной насос типа МГ16 показан на рис. 7,
138
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
10. Характеристики лопастных насосов
Параметры Формула для определения Примечание
Удельная производи- тельность в см3/мин <iT = 2bn [л ( rf-r?) - cos р J Для насосов с радиаль- ным расположением лопа- стей cos р — 1; — = 0,93 — 0,84; 'Чмех “ = 0,85 — 0,6
Крутящий момент гидро- моторов в кгсм М т = pb ( гГ2 — 1-2)
Число оборотов гидро- мотора в минуту Q у ПТ ( *> 9 \ 2лЦ r-2- ,-2)
Обозначения:
b — длина лопасти (ширина ротора) в см;
п — число оборотов вала насоса в минуту;
ri — малая полуось статора в см;
г2 — большая полуось статора в см;
S — толщина лопасти в см;
— число лопастей;
Р — угол наклона лопастей в град.
11. Характеристика лопастных насосов типа МГ16-1
Параметры Модель
МГ16-13 МГ16-14 МГ16-15А МГ16-15 МГ16-16А
Удельная производитель- кость в см3/об 35 70 100 140 100
Наибольшее число обо- ротов в минуту 2200 1800 1800 1500 1500
Номинальный крутящий момент при давлении 50 кПсм2 в кГм 2,0 5,0 7,5 10 15
Наибольшая эффектив- ная мощность в л. с. 5,6 11,4 16,3 19,2 30
К- п. д. при 1000 об/мин и давлении 50 кГ/см2 не менее: объемный 0,75 0,8 0,85 0,88 0,9
общий 0,5 0,55 0,6 0,64 0,68
Вес в кг ....... 10 24 24 86 86
Вес на единицу мощности в кг/л. с 1,8 2,1 1,47 4,5 2,85
Примечание. Все гидромоторы имеют рабочее давление до 50 кГ/см2
и наименьшее число оборотов — 300 в минуту. Мгновенное повышение давления
в процессе переключения у -всех гидродвигателей доходит до 65 кГ/см2.
УЗЛЫ и ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДЛЧ
139
В строительном и дорожном машиностроении применяются лопастные (ши-
берные) насосы типа ЛНМ (рис. 8).
Техническая характеристика насосов типа ЛНМ
Удельная производительность в см*/об............ . .
Наибольшее число оборотов в мин...................
Номинальный крутящий момент при 100 кГ/см2 в кГм
Рабочее давление гидромоторов в кГ/см2............
Кратковременное давление допускается в кГ/см2 . . .
Наибольшая эффективная мощность в л. с. ..........
К- п. д. при 1400 об/мин и давлении 100 кГ/см2\
объемный.................’........................
общий .........................................
100
1800
1450
100
До 140
32
0,9
0,8
Аксиально-поршневые насссы получили применение главным образом в гидро-
приводах с повышенным давлением в системе и относительно высоких мощностях
Рис. 8. Установочные размеры лопастного насоса-гидромотора Л НМ
(от 20 л. с. и выше). Они допускают значительные кратковременные перегрузки
и работают с высоким к. п. д. Насосы этого типа чувствительны к загрязнению
масла и поэтому при проектировании гидроприводов с ними следует предусмот-
реть тщательную фильтрацию масла. Целесообразно применение закрытых систем.
Расчет основных параметров аксиально-поршневых насосов производится
по формулам табл. 12.
140
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
12. Характеристики аксиально-поршневых насосов
Параметры Формула для определения Примечание
Удельная производи- тельность в см* [об <7 = W-^FnDnzn tg уп
1 Производительность на- соса теоретическая в см^/мин п ndnznnDn VT~ 4.1Q3 —
Мгновенная подача од- ним поршнем в см*[об 9 !•'па cos sin anndnn 41 4-I03 __
Крутящий момент в кГ-см При углах Yrt<0.1Yo для гидродвигателей мо- жет наступать самотор- можение
Обозначения:
Fn — площадь поршня в сж2;
Dn — диаметр расположения цилиндров в сж;
2п — число цилиндров;
уп — угол между осями цилиндрового блока и осью вала насоса;
dn — диаметр цилиндров в см;
со — угловая скорость в рад/сек;
— угол наклона плоскости наклонной шайбы относительно оси вала
насоса. Для насосов с наклонным блоком = 90 —
ап — текущий угол поворота цилиндрового блока.
13. Характеристика аксиально-плунжерных насосов ПД
Параметры Номера насосов
0,5 1,5 2,5 5 10 20 30 50
Наибольшая теорети- ческая производитель- ность в л[мин . ... . 9 26,5 47 102 204 361 491 774
Наименьшее время из- менения производитель- ности от 0 до наиболь- шей в сек ....... 0,1 0,12 0,15 0,2 0,3 0,35 0,4 0,5
Наибольшая удель- ная производительность в см*[об ....... 3 9 16 71 142 251 501 790
Наибольшее число оборотов приводного вала в минуту .... 2950 2950 2950 1440 1440 1440 980 980
Наибольшая переда- ваемая мощность в л. с. 3,2 9,5 16,7 36,0 72,0 127,0 175,0 274,0
Вес насоса (без рабо- чей жидкости) в кг 10 17,5 29 95 160 238 410 580
Вес насоса на едини- цу мощности в кг/л. с. 3,12 1,85 1,73 2,65 2,22 1,87 2,36 2,12
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
141
Аксиально-поршневые насосы типа ПД переменной производительности
рассчитаны на рабочее давление 100 кГ/см\ но могут кратковременно работать,
создавая давление до 160 кГ/см*. Они работают в закрытой и открытой схемах
гидропривода в диапазоне наибольших мощностей 3,2—274 л. с. (табл. 13).
Насосы (рис. 9) выпускаются в двух исполнениях: в первом насос и гидро-
двигатель расположены в отдельных корпусах, а во втором — насос находится
Рис. 9. Аксиально-плунжерный насос
в одном корпусе с гидродвигателем. В первом исполнении, в корпусе насоса,
который одновременно является резервуаром для рабочей жидкости, смонти-
рованы: насос подпитки, золотниковая коробка и силовые цилиндры гидроуси-
лителя, переключающий золотник установителей на нуль, установители на нуль
(в насосах для дистанционного управления), фильтр, предохранительный и слив-
ной клапаны насоса подпитки, подпиточные клапаны, запорный клапан и кран
переключения режимов работы. ,
Насосы имеют ручное или дистанционное управление. При ручном управле-
нии в насосах отсутствуют сервоусилитель и установитеть на нуль. В насосах с ди-
станционным управлением сервоусилитель облегчает управление насосом, а уста-
14Z
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
новитель на нуль автоматически устанавливает блок цилиндров в нейтральное
(нулевое) положение после совершения определенной операции.
Аксиально-поршневые насосы переменной производительности имеют ши-
рокий диапазон регулирования производительности (1 : 1000) могут работать
при температурах окружающей среды от +50 до —50° С.
Демонтаж отдельных узлов производится без разборки всего насоса.
Аксиально-поршневые гидромоторы типа ИМ по конструкции поршневой
группы подобны насосам ПД и могут работать в качестве насосов постоянной
производительности. Гидромоторы типа ИМ № 5 и 50 поставляются с двумя
предохранительными клапанами на задней крышке корпуса. Объемный к. п. д.
гидромоторов при давлении 150 кГ/см2 и наибольшей скорости вращения состав-
ляет не менее 0,97, а общий к. п. д. — 0,85—0,87 для гидромоторов № 54-50
находится в пределах 0,92—0,94. В случае работы в качестве насосов при давле-
нии 150 кГ/см2 и наибольшей скорости вращения объемный к. п. д. составляет
0,96—0,98, а общий к. п. д. — 0,90—0,92.
Характеристика насосов гидромоторов типа ИМ дана в табл. 14.
14. Характеристика насосов-гидромоторов ПМ
Параметры Номер гидромотора
0,5 1,5 2,5 2,5А 5 10 20 30 50
Удельная про- изводительность в см2/об .... 3 9 16 32 71 142 251 501 790
Наибольшее число оборотов в минуту .... 2950 2950 2950 1440 1440 1440 1440 980 980
Наибольший развиваемый мо- мент в кГм . . . 0,6 1,8 3,2 6,4 15,8 31,5 55,6 111 176
Момент инер- ции вращаю- щихся частей в кГсм/см2 . . . 0,0009 0,004 0,009 0.02 0,56 0,175 0,415 1,5 3,74
Наибольшая развиваемая мощность в л. с. 2,5 7,5 13,3 12,8 32 64 112 152 242
Вес в кг. . . . 1,2 4,64 7,0 14,7 29 52,4 79 121 200
Вес на едини- цу мощности в кг/л. с 0,48 0,62 0,53 1,15 0,90 0,82 0,70 0,80 0,83
Примечание. Для всех аксиально-плунжерных насосов рабочее дав-
ление составляет 100 кг/см2. В тяжелых режимах работы (для гидроприводов,
землеройных, землеройно-транспортных машин, тягачей, погрузчиков, дорож-
ных катков и др.) рекомендуется рабочее давление не выше 75 кг/см2.
К такому же типу относится насос НПА-64 с удельной теоретической произ-
водительностью 64 см3/об (0,064 л/об}. Наибольшее давление настройки предо-
хранительного клапана ртах = 100 кГ/см2. Рабочее давление составляет 70 ±
± 5 кГ/см2. Рабочий диапазон оборотов 500—1500 об/мин. Габаритные размеры
НПА-64 даны на рис. 10.
На рис. 11 показан общий вид аксиально-поршневого насоса АНП-200 с на-
клоняющимся блоком поршней, сферическим распределителем и поршнями, а его
характеристика приведена ниже.
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
143
388
1бО
Рис. 10. Габаритные размеры насоса НПА-64 правого вращения (со стороны
торца вала)
И. Насос АНП-200
144
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖИЫХ МАШИН
Характеристика насоса АНП-200
Скорость вращения в об/мин .......
Производительность в л/мин\
при /7—100 кГ/см2 ...........
» р=300 » ..................
Давление номинальное в кГ/см2 ......
Мощность в кет:
номинальная ..........................
Общий к. п. д.........................
Угол поворота корпуса в град .......
Вес (сухой) в кг . . .................
Габаритные размеры в мм...............
Рекомендуемый диаметр соединительных тру-
бопроводов в мм......................
Рабочая жидкость......................
1460
0 — 250
70
100
40
0,98
0 — 20
130
525X320X 425
35X43
Масло индустриальное
Принцип работы насоса АНП-200 заключается в следующем: вращение
передается через эластичную муфту приводному валу 1, а затем насосному
блоку 6 с помощью шатунов 2 и плунжеров 3. Когда корпус насоса находится
в нулевом положении, плунжеры 3 вместе с насосным блоком 6 имеют только
вращательное движение и подача не производится. Отклонение корпуса насоса
от нулевого положения в ту или другую сторону связано с установкой маслорас-
пределителя, насосного блока с центральным шипом и плунжеров с шатунами
под углом от 0 до 20° к оси приводного вала. Вследствие этого плунжеры 3 в ци-
линдрах насосного блока, кроме вращательного, приобретают и возвратно-
поступательное движение. Объем масла, засасываемый плунжерами из канала 5
через маслораспределитель, поступает в канал 4 (нагнетательную линию). По-
ступающее количество масла пропорционально углу отклонения. Реверс осуще-
ствляется поворотом корпуса насоса в противоположную сторону.
Сферический маслораспределитель работает в паре с насосным блоком по
принципу гидростатического подпятника. Для улучшения отвода тепла от сколь-
зящей пары и создания смазочной масляной пленки в маслораспределителе пре-
дусмотрено два отверстия, одно из которых соединено с напорной линией, а дру-
гое — со сливной.
Схема гидравлического управления насосом показана на рис. 12. Вращение
вала насоса 1 при помощи зубчатых колес передается на вал подпиточного ше-
стеренчатого насоса 15. Рабочая жидкость подаваемая подпиточным насосом,
проходит через фильтр 13. Увеличение давления при засорении фильтра ограни-
чивается предохранительным клапаном 14, отрегулированным на давление
20 кГ/см2. После фильтра рабочая жидкость поступает в подпиточные клапаны 17
и в распределительную коробку 8. Избыток рабочей жидкости отводится через
сливной клапан 12, отрегулированный на давление 11 кГ/см2. Подпиточные кла-
паны отрегулированы на давление 6 кГ/см2. Под воздействием давления в рас-
пределительной коробке 8 золотник 9 перемещается влево и при давлении 6 кГ/см2
перепускает рабочую жидкость в установители на нуль 16 и в золотниковую
коробку. При поступлении рабочей жидкости в установители на нуль корпус
насоса 6 освобождается и получает возможность поворачиваться на угол 20°
в обе стороны от его нулевого положения при помощи гидроусилителя, состоящего
из золотниковой коробки и двух силовых цилиндров 7.
При смещении золотника коробки из среднего положения в ту или другую
сторону жидкость поступает в один из силовых цилиндров и поворачивает корпус
насоса. Смещение золотника производится валиком управления.
Тихоходные (высокомоментные) гидромоторы выполняются с профильным
статорным кольцом. Многоходовые гидромоторы имеют высокий крутящий момент
при относительно небольших габаритах. Крутящий момент на валу гидромотора
вычисляют по формуле
М = 0,125фпКпЛпДр11л,е,
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
145
ИЛИ
М = 0,159^АрГ|лгех»
где dn___диаметр поршня в см; zn — число поршней; К,-. — количество ходов
одного поршня за один оборот вала гидромотора; hn — ход поршня в см; &р —
перепад давлений в гидромоторе в кГ/см2; Г]мех — механический к. п. д.; q —
удельная производительность в см?/об.
Рис. 12. Схема гидравлического управления насосом:
1 — насос АНП-200М; 2 — палец силового управления; 3 — трубопроводы; 4 — пред-
охранительные клапаны; 5 — гидромотор; 6 — корпус насоса; 7 — силовые цилиндры
гидроусилителя; 8 — распределительная коробка; 9 — золотник установителя на нуль;
10 — запорный клапан; 11 — кран переключения режимов работы; 12 — сливной кла-
пан; 13 — фильтр; 14 — предохранительный клапан подпиточного насоса; 15 — подпи-
точный шестеренчатый насос; 16 — установители на нуль; 17 — подпиточные клапаны
На рис. 13 показан общий вид гидромотора ВГД-630, а в табл. 15 даны харак-
теристики гидромоторов ВГД. Направление вращения вала гидромотора опре-
деляется направлением потока жидкости. Статор представляет собой семиконечную
звезду. Все плунжеры за один оборот вала совершают семь ходов. Роторы и ста-
торы выполнены секционными, а каждая секция ротора имеет девять плунжеров.
От поршней усилие передается через шатуны на игольчатые подшипники, пере-
мещающиеся по беговой дорожке статора. Тангенциальная составляющая от
Давления поршней воспринимается специальными поводками, соединенными
с осью роликов и ротором. Распределитель цапфового типа выполнен «плаваю-
щим», гидравлически уравновешенным.
Конструкция распределителя позволяет осуществлять подвод рабочей жид-
кости жесткими трубопроводами.
10 Бородачей и др. 304
146
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
л-л
Рис. 13. Общий вид гидромотора ВГД-6
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
147
15. Характеристика гидромоторов типа ВГД
Параметры ВГД-210 (МР 1,6-100) Модель
ВГД-420 ВГД-630
Удельная производительность в см2/об 1600 3200 4800
Диаметр поршня в мм 35 35 35
Ход поршня в мм ......... 26,5 26,5 26,5
Число секций 1 2 3
Число цилиндров 9 18 27
Число циклов за один оборот . . • 7 7 7
Крутящий момент на валу в кГм: номинальный при Др = 100 кГ/см2 236 475 710
максимальный (кратковременный) при др = 160 кГ/см2 387 775 1150
Скорость вращения в об/мин'. рабочий диапазон 3 — 70 3 — 70 3 — 70
верхний предел 100 100 100
Общий к. п. д. при номинальном мо- менте и числе оборотов 10—100 в минуту (не менее) 0,9 0,9 0,9
Отдаваемая мощность номинальная в кет 24,3 48,7 73
Габаритные размеры (диаметр X дли- на) в мм .............. 425Х 310 425X 410 425X505
Вес (сухой) в кг 200 280 345
Гидромоторы ВГД-210, ВГД-420 и ВГД-630 отличаются числом секций ротора
и статора и Длиной вала распределителя. Конструкция обеспечивает возможность
сборки гидромотора из одной, двух и трех секций.
Высокомоментный гидромотор ГДР-250 (рис. 14) имеет статорную направ-
ляющую в виде восьмиконечной звезды. Ротор гидромотора выполнен чугунным,
что вместе с разгрузкой поршней от тангенциальных сил обеспечивает повышенный
к. п. д. и малый износ поршневых пар. Гидромотор имеет плавающую конструк-
цию разгруженного цапфового распределителя, конструкция которого позволяет
подводить рабочую жидкость с помощью жестких трубопроводов.
Характеристика гидромотора ГДР-250 приведена ниже.
Характеристика гидромотора ГДР-250
Удельная производительность в д/об ...
Число поршней . . . •.................
Диаметр поршня в мм ..............
Ход поршня в мм ................
Число Ходов...........................
Крутящий момент в кГм\
теоретический (номинальный).........
действительный .....................
максимальный........................
Максимальное число оборотов в минуту .
Рабочее давление в кГ/см2 ............
Максимальное давление в кГ/см2........
Вес (сухой) в кг .................
1,8
9
40
20
8
286
>250
>500
200
100
200
170
Цилиндры. В качестве гидродвигателей поступательного действия приме-
няют цилиндры. В дорожном машиностроении используют цилиндры двухсто-
роннего и одностороннего действия (разновидностью последних являются теле-
скопические цилиндры).
10*
148
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
А~А
Рис. 14. Высокомоментный гидромотор ГДР-250
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
149
Цилиндры одностороннего действия способны развивать усилие только в одном
направлении — на выталкивание штока. Обратный ход совершается под дей-
ствием силы тяжести поднятого устройства или машины. Конструкция цилиндров
определяется их назначением и размерами и зависит от схемы гидравлической
системы и компоновки машины (рис. 15).
Рис. 15. Принципиальные схемы гидроцилиндров.
Цилиндры одностороннего действия: а — поршневой одноступенчатый; б — пор-
шневой многоступенчатый; в — плунжерный одноступенчатый; г — плунжерный
многоступенчатый. Цилиндры двустороннего действия: д — одноступенчатый;
е — многоступенчатый
Цилиндры работают с чистым минеральным маслом при рабочем давлении
до 100 кГ/см2.
Диапазон рабочих температур выбирается в зависимости от материала уплот-
нений: для манжет по ГОСТ 6969—54 и —35 до +80° С, для круглых колец по
ГОСТ 9833—61 от —45 до +100° С.
Основные расчетные формулы для определения параметров цилиндра, дей-
ствующих усилий и скоростей приводятся в табл. 16.
Ход поршня в зависимости от диаметра цилиндра выбирается по табл. 17
в соответствии с нормалью MH2251-61.
В особых случаях по договоренности с заводом-изготовителем допускается
изготовление цилиндров с величиной хода поршня, не указанной в табл. 17, но
не превышающей ЮОЦ, исходя из условий прочности штока на продольный изгиб.
Гидроцилиндры двойного действия с демпфированием в конце хода для строи-
тельных и дорожных машин выпускают двух типов: с креплением на проушине
и с креплением на цапфах. Конструкции гидроцилиндров отличаются также по
исполнению. При внутреннем диаметре 40—70 мм сквозная крышка навинчивается
сверху гидроцилиндра, а при внутреннем диаметре 80—220 мм сквозная крышка
устанавливается внутрь гидроцилиндра и закрепляется гайкой.
Основные параметры гидроцилиндров двойного действия приведены в табл. 18.
150
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖИ ЫХ МАШИН
16. Характеристики цилиндров
Параметры Формула для определения Примечание
Внутренний диаметр ци- линдра Объем цилиндра Движущее усилие на штоке Скорость поршня Толщина стенки цилиндра Напряжение в стенке ци- линдра при работе на изгиб при малых толщинах стенки (t < 7-i-8 мм) ц Проверка штока на про- дольный изгиб D =1/^ ц V пр v,, = p ~ ц р Р = РРп Q °* рп t -D»x X fl./ |0)+р(1-2ц) Л П [О]-р d+и) J t.273MU3s Р= fn2E Без учета потерь на тре- ние ц = 0,3 — коэффициент Пуассона для стали [о] р = 1100+1200 кГ/см2 для кованой углеродистой стали [сг]р == 1500+1800 кГ/см2 для легированной стали [С3]из= 1200+ 1500 кг/см2 для стали к = 0,5 — оба конца за- деланы к = 0,7 — один конец заделан, а другой на шар- нирах к = 1,0 — оба конца на шарнирах к = 2,0 — один конец заделан, а другой свободен L — расчетная длина штока
Обозначения: Dfl — внутренний диаметр цилиндра в см; Ц Р — движущее усилие в кГ; Sfl — ход поршня в см; Fn — рабочая площадь поршня в см2; Q ~ расход жидкости в см3/сек; — допускаемое напряжение на растяжение в кГ[см2; [а]^ — допускаемое напряжение на изгиб в кГ/см2; М изг ~ изгибающий момент в кГ1см; f _ площадь поперечного сечения штока в см2; Vt. — объем цилиндра в см3.
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
151
17. Зависимость хода поршня от диаметра цилиндра
Диаметр цилиндра Ход поршня Sn в мм
40 80 100 125 . 160 200 250 320 400
50 100 125 160 200 250 320 400 500
60 125 * 160 200 250 320 400 500 600
70 160 200 250 320 400 500 630 700
80 90 200 250 320 400 500 630 800 800 900
100 110 250 320 400 500 630 800 1000 1000 1100
125 140 320 400 500 630 800 1000 1250 1250 1400
160 180 400 500 630 800 1000 1250 1600 1600 1800
200 220 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2000 2200
18. Основные параметры гидроцилиндров
Диаметр цилиндра D1t в мм Ц Диаметр штока d в мм Площадь в см2 Максимальное расчетное усилие на штоке в кГ
поршня F штока f при ходе иа выталкивание при ходе на втягивание
40 20 12,57 3,14’ 9,43 1 260 940
50 25 19,64 4,91 14,73 1 960 1 470
60 30 28,27 7,07 21,20 2 830 2 120
70 35 38,46 9,62 28,84 3 850 2 880
80 40 50,27 12,57 37,70 5 030 3 770
90 63,62 51,05 6 360 5 100
юо 50 78,54 19,64 58,90 7 850 5 890
по 95,25 75,61 9 520 7 560
125 60 122,20 28,27 94,00 12 220 9 400
140 70 153,94 38,48 115,46 15 390 11 550
160 201,06 50,27 150,79 20 ПО 15 080
180 254,50 204,23 25 450 20 420
200 100 314,16 78,54 235,62 31 420 23 560
220 но 380,05 95,03 285,02 38 000 28 500
Действительное усилие на штоке вследствие потерь на трение будет меньше
расчетного при уплотнении манжетами: для Оц = 40 — 60 мм на 10% , для D4 =
= 70 — 125 мм на 8%, для Оц = 140—220 мм на 5%; при уплотнении резино-
выми кольцами круглого сечения на 3%.
Основные размеры и вес гидроцилиндров приведены в табл. 19—24.
19. Гидроцилиндры с внутренними диаметрами 40—70 мм и креплением на проушине
tF
Шифр D=°4 Dt d di Резьба d3 Резьба L 1 li В Ход штока S
гидро- цилиндра в мм в дюймах в ММ
1-40 X S 40 60 20 12 20 М14Х1.5 177+S 18 22 23 81 22 80 100 125 160 200 250 320 400
1-50 X S 50 72 25 16 24 К’/. М20Х1.5 181+S 20 25 27 80 24 100 125 160 200 250 320 400 300
1-60 X S 60 80 30 25 28 М24х1,5 195+S 22 28 30 87 30 125 160 200 250 320 400 500 600
1-70 XS 70 95 35 30 М30Х1.5 160 200 250 320 400 500 630 700
20. Гидроцилиндры с внутренними диаметрами 80—220 мм и креплением на проушине с демпфированием
Шифр гидро- цилиндра ц Di d di Резьба dg в дюймах Резьба du L 1 Z1 Л1 а В Ход штока S
в мм В мм
1-80XS 80 104 40 30 35 К‘/2 М36Х1.5 228+S 30 40 42 102 8 35 160 200 250 320 400 500 630 800
1-90XS 90 112 42 231-J-S 43 45 45 200 250 320 400 500 630 800 900
1-100XS 100 122 50 40 45 К’А М42Х1,5 253-р S 35 45 47 114 1000
1-110x5 ио 138 50 271+S 50 250 320 400 500 630 800 1000 1100
1-125x5 125 150 60 55 28I+-S 50 52 122 1250
1-140XS 140 175 70 55 65 К1 М52Х1.5 325+5 40 60 62 142 55 320 400 500 630 800 1000 1250 1400
1-160XS 160 194 80 75 М56х2 365+5 45 71 73 166 24 60 1600
1-I80XS 180 218 80 70 400 500 630 800 1000 1250 1600 1800
1-200XS 200 238 100 70 90 100 М68Х2 417+S 55 82 84 192 75 2000
1-220x5 220 262 110 437+S 89 92 196 85 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2200
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖИЫХ МАШИН УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
21. Вес гидроцилиндров с креплением на проушине в кг в зависимости от их диаметра и хода поршня
Диаметр цилиндра в мм Ход поршня в мм
80 100 125 160 200 250 320 400 500 600 630 700 800 900 1000 1100 1250 1400 1600 1800 2000 2200
40 3,6 3,8 4,0 4,2 4,5 5,0 5.5 6,2 .
50 — 5,6 5,9 6,4 6,9 7,6 8,9 9,6 10,9 — — — — — — — — — — —
60 — — 7,4 7,9 8,5 9,2 10,1 11,3 12,7 18,3 14.1 — — —- — —- — —- — — _— — —.
70 — — —— 10,9 Н,7 12,6 14,4 16,1 — 21,2 22,7 — — — .—• .— — — —
80 _—. .— —. 15,0 16,1 17,3 19,3 21,3 23,9 27,3 — 31,7 — — — — .— — ——
90 — — — 17,8 19,0 20,7 22,7 25,1 28,2 — 32,3 34,7 — — — — — —
100 —- — — 21,3 23,0 25,3 27,0 31,4 — 35,7 — 41,4 —— 48,1 —— —— .— _—. — —
110 — .—. — — — 30,5 33,2 36,4 40,4 — 45,5 — 52,3 60,3 64,3 — — — — — —
125 — — — .— 30,7 32,8 35,2 38,2 42,1 ,— 45,3 — 53.3 — 59,3 .— — —.
140 — — — — — 61,1 55,2 60,4 67,2 — 76,0 — 86,4 — 97,0 107,4 — — —
160 — — 66,8 72,0 78,3 86,6 — 97,5 110,3 — 122,6 — 148,1 — —
180 — — — 79,7 86,6 95,6 — 107,3 121,1 — 134,8 — 162,4 176,2 —
200 — — — 101,7 108,9 122,2 — 135,8 146,7 — 161,9 — 191,9 — 221,9 —
220 — — — — — — — — 146,0 — 160,5 — 179,2 — 201,4 — 223,7 — 268,1 — 312,0 334,5
22. Гидроцилиндры диаметром 40—70 мм с креплением на цапфах
Шифр
гидро-
цилиндра
| + \d2 Р^Ьвба Резьба d. | L | I | h | Z2 | В |
—— ’ дюй-
мах в мм
1-40Х S 40 60 20
1-50XS 50 76 25
1-60XS 60 80 30
1-70XS 70 95 35
12 16 М14 > 1,5 1674-S 18 12 81 95 80 100
16 20 к=/8 М20> (1,5 168-j-S 20 15 80 118 100 125
25 30 25 28 М24> М30> 1,5 <1,5 178 + S 22 18 87 125 145 125 160 160 200
160 200
200 250
250 320
200
250
320
400
320 400
400 500
500 630
23. Гидроцилиидры двухстороннего действия с внутренними диаметрами 800—220 мм с демпфированием в конце хода
и креплением на цапфах
Шифр гидро- цилиндра D=Dn 701 d dl Резьба (7з в дюймах Резьба di L 1 а В Ход штока S
в мм в мм
1-80x3 80 108 40 30 30 к*/2 М36Х1,5 204+3 30 20 25 102 8 165 160 200 250 32о| 400 500 6зо| 800
1-90x3 90 114 35 180 200 250 320 400 500 630 800 900
114 195
1-100XS 100 127 50 40 40 К 7, М42Х1.5 225+3 35 1000
1-110XS по 140 45 239+3 30 220 250 320 400 500 630 800 1000 1100
1-125XS 125 152 60 50 247+S 122 230 1250
1-140XS 140 180 70 55 55 К1 285,5+3 40 35 ,142 270 320 400 500 630 800 1000 1240 1400
1-160XS 160 194 80 65 М56Х2 314,5+S 45 40 166 24 300 1600
1-180XS 180 219 70 45 340 400 500 630 800 1000 1250 1600 1800
1-200XS 200 240 100 70 80 М68Х2 356+3 55 50 192 375 2000
1-220XS 220 265 110 90 375+3 55 196 410 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2200
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖИ Ы X МАШИН УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТ Ы ГИДРОПЕРЕДАЧ
156
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
24. Вес гидроцилиндров в кг в зависимости от внутреннего диаметра и длины хода поршня
' Ход поршня в мм 2200 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2000 1 I 227,6 ЗС6,8
1800 1 1 1 1 1 1 1 I 1 1 1 3 1 1
1600 149,9 168,3 197,6 262,5
1400 1 1 1 1 1 1 1 ! 1 S' 1 1 1 1
1250 62,8 104,4 124,3 140,7 167,6 218,2
1100 1 1 1 ! 1 i £ 1 1 1 1 1 I
1000 50,1 61,8 56,7 94,0 : 102,5 127,0 152,6 196,1
006 008 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ' 1 1 1
31,7 32,2 43,4 53,8 50,7 83,6 98,8 П3.2 : 137,5 174,0
700 ! I 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
630 20,3 27,3 28,1 37,7 47,1 45,5 74,8 87,9 101,5 124,8 155,2
009 i । ;- । । । । । । । । । । ।
500 ; 10,9 14,4 17,7 24,4 25,0 33,3 42,0 41,6 ; 68,0 : 79,6 : 92,6 115,0 140,8
409 5,2 9,5 13,0 15,7 21,7 22,6 30,0 37,9 38,6 62,8 73,2 85,7 107,5
i 320 4,6 8,4 11,9 14,1 19,7 20,6 27,3 34,8 36,2 58,7 i 68,1
250 4,1 7,4 10,9 12,7 17,9 19,0 25,0 32,0 34,1
200 3,7 6,7 10,2 11,7 16,6 17,8 23,3
§ 3,4 6,1 9,6 11,0 15,5
125 3,2 5,6 9,1
100 S S i i 1 1 i 1 1 1 i- i i i
S ! 1 1 1 1 1 1
Диаметр цилиндра в мм 40 50 60 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 229
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
157
На рис. 16 показана конструкция гидроцилиндра одностороннего действия,
обеспечивающего «свободный ход» навесного устройства относительно цилиндра.
Рис. 16. Гидроцилиндр одностороннего действия:
1 — гайка; 2 — шплинт; 3 — крышка; 4 — уплотняющая манжета; 5 — пор-
шень; 6 — втулка; 7 и 10 — штоки; 8 — труба; 9 — передняя крышка;
И — проушина
Поршневые многоступенчатые (телескопические) цилиндры применяют в тех
случаях, когда необходимо обеспечить большой ход штока при малой длине
цилиндра, например, для опрокидывания кузова в прицепах и полуприцепах
(рис. 17).
Ход штокп
8 9 Ш
1 2 3 Ь
17
'201а
18
22
//
12
,и - •- 13
Рис. 17. Двухступенчатый телескопический гидроцилиндр:
1 — крышка; 2, 21 — шайбы; 3, 20 — распорные кольца; 4,
18 — манжеты; 5, 17 — поршни; 6 —кольцо; 7 и 19 — винты; 8—шток;
9 и 10 — трубы; 11 и 14 — уплотнения; 12, 16 — резьбовые крышки;
13, 15 — стопорные шайбы; 22 — соединительный палец
Распределители. Распределители служат для направления потоков масла
в соответствующие гидродвигатели, автоматического переключения системы на
холостой ход, реверсирования движения и в некоторых случаях для фиксирова-
ния гидродвигателя в заданном положении.
Распределители классифицируются по количеству «ходов» на трехходовые,
четырехходовые и т. д. Количество «ходов» соответствует сумме трубопроводов,
подводящих и отводящих от распределителя рабочую жидкость. Кроме того,
распределители бывают двухпозиционные, трехпозиционные и т. д. — по коли-
честву положений плунжера. По конструкции распределители разделяют на
золотниковые и клапанные, а также на моноблочные (в одном корпусе смонти-
ровано несколько золотников) и секционные (распределитель состоит из отдель-
ных секций с одним золотником).
158
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Скорость течения жидкости в каналах распределителей с целью уменьшения
габаритных размеров выбирают в 2—2,5 раза выше скорости в подводящих трубо-
проводах. Вместе с тем потеря напора не должна превышать 2% рабочего давле-
ния. Этому требованию обычно (при давлении р и 100 кГ/см2) удовлетворяет
скорость 6—8 м!сек при полном открытии окон распределителя.
В щелях, где происходит изменение направления потока жидкости, площадь
сечения должна быть увеличена на 30—50%.
Потери давления в распределителе с одним золотником
Др & 8,5 • 10-5Q 2,1 кГ/см2,
где Q — расход жидкости в л/мин.
Усилие для перемещения плун-
жера, находящегося в работе,
Р = kdlpf кГ,
где k — коэффициент, характери-
зующий точность изготовления
золотника 0,15—0,2; d—номиналь-
ный диаметр плунжера в с,и; I—дли-
на одностороннего действия жидко-
сти в см; р — максимальное давле-
ние в кПсм2; f = 0,05 — коэффи-
25. Рекомендуемые размеры в мм золотников
Диаметр Шири- на про- рези канала Мини- маль- ное пере- крытие Ход плун- жера
вход- ной трубы плун- жера штока плун- жера
6 15 12 6 3 3
12 22 15 9 3 12
18 25 15 9 3 12
25 30 18 12 4 18
38 38 22 15 4 22
50 50 30 18 6 28
циент трения.
Для уменьшения трения, зависящего от диаметра золотника с учетом
необходимости обеспечения требуемого расхода при допустимых потерях давле-
ния при выборе распределителя следует пользоваться табл. 25.
Основные параметры распределителей моноблочного типа приведены ниже.
Тип распределителя
Максимальная пропускная способность
в л/мин
Рабочая жидкость
Тип предохранительного клапана
Давление открытия предохранительного
клапана в кГ[см2
Количество раздельно управляемых ци-
линдров или групп цилиндров
Тип золотника
Количество золотников:
Р40/75
Р16
Число положений (позиций)
Фиксация золотников
Давление срабатывания автоматического
устройства возврата золотников в кГ[см2
Диаметр золотника в мм
Зазоры в паре золотник — корпус в мм
Тип управления
Вес распределителя в кг:
Р40/75
Р16
Золотниковый
75
Дизельное масло: летом Дп-11, зимой —
Дп-8 (ГОСТ 5304 — 54)
Дифференциальный постоянного давления
1зо+5
3
С закрытым центром, гидравлически урав-
новешенный
3
2
Четыре: «подъем», «опускание принуди-
тельное», «нейтральное» и «плавающее»
При помощи пружинного фиксатора в трех
положениях: «подъем», «опускание прину-
дительное» и «плавающее» с автоматиче-
ским возвратом в «нейтральное» положение
из позиций «подъем» и «опускание прину-
дительное»
100—110
25
0,012 — 0,004
Рычажный
13,8
9,5
Конструкция клапано-золотникового
а установочные размеры распределителей
распределителя показана на рис.
Р75-В2 и Р75-ВЗ на рис. 19 и 20.
18,
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
159
Рис. 18. Конструкция клапано-золотникового распределителя:
золотники; 2 — автоматические устройства для возврата золотников в нейтральное положение; 3, 6 — перепускной
и предохранительный клапаны; 4 — отверстие диаметром 2,5 мм; 5 — пробка
160
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
[ Рис. 19. Установочные размеры распределителя Р75-В2
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
161
Предохранительные клапаны для ограничения давления в системе должны
удовлетворять следующим требованиям: безотказности в работе независимо от
продолжительности пауз и времени действия разгрузки, динамической устойчи-
вости на расчетных режимах, наименьшему гистерезису, постоянному давлению
слива независимо от расхода. По конструкции они разделяются на шариковые,
конические и золотниковые, а по характеру разгрузки — на клапаны простого
действия (фиг. 21) и с серводействием.
Недостаток шариковых клапанов состоит в вибрации шарика при перепу-
скании жидкости, -вследствие чего седло клапана быстро выходит из строя. Вместе
с тем эти клапаны просты в изготовлении и их
с успехом применяют для невысоких давлений, ма-
лых расходов, в системах с редким срабатыванием
клапана и клапанах с серводействием.
Конструкция конического предохранительного
клапана показана на рис. 21.
Отверстие в плунжере предназначено для
слива жидкости из внутренней полости пробки.
Конический предохранительный клапан при
малых давлениях не вибрирует.
Перепад давления в клапане определяется
формулой
Др — JL Г—\ кГ/см\
2g \ /
где t — размер проходного отверстия в сечении пер-
пендикулярном к направлению потока в см. Для
конусного клапана tein a (h—высота подъема
клапана по его оси в см; а — угол конусности кла-
пана); р = 0,52 — 0,62 — коэффициент расхода;
dK — диаметр отверстия клапана.
Площадь щели клапана
£ <2
f =------—== жл12;
0,885р К Др
Рис. 21. Конический предо-
хранительный клапан:
1 — корпус; 2 — седло;
3 — плунжер с конусом;
4 — пружина; 5 — пробка;
6 — контргайка; 7 — кол-
р, = 0,62 —для щели с острыми кромками.
Скорость жидкости в подводящем к клапану канале и через сечение каналов
плунжера выбирается не более 15 м/сек, а в каналах корпуса 7—8 м/сек.
Предохранительный клапан золотникового типа показан на рис. 22. Он рабо-
тает надежно и бесшумно.
Клапан с серводействием (рис. 23) состоит из следующих основных деталей:
корпуса 12, переливного золотника 10, пружин 5 и 9, шарикового клапана 7 и
крышки 4. Рабочая жидкость подводится от насоса в полость е клапана и отводится
в сливную линию из отверстия д. Золотник 10 нагружен слабой пружиной 9.
В отверстие золотника ввернут винт И с отверстием б малого сечения, через
которое камера 3 соединена с камерой в, а камера в соединена каналами г с ка-
мерами е и ж. Шарик 7 прижат к седлу 8 пружиной 5 через направляющую 6,
осевое нажатие которой регулируют винтом 2. Колпачок 1 и контргайка 3 с про-
кладками из красной меди изолируют внутренние полости клапана от наружных
утечек. Золотник 10 с демпферным устройством является сливным клапаном,
а шарик с пружиной и нажимным устройством — предохранительным клапаном.
При давлению, меньшем настройки предохранительного клапана, давление
в камере з равно давлению в системе; при этом шарик поджат к седлу, а золотник 10
находится в нижнем положении, так как он уравновешен давлением жидкости.
Полости д и е в этом случае разъединены.
11 Бородачев и др. 304
162
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
При давлении, большем настройки предохранительного клапана, шарик
поднимается от седла, и жидкость .
лость з и далее через отверстия и, к
Рис. 22. Предохранительный клапан зо-
лотникового типа:
1 — крышка; 2 — пружина; 3 — тарелка;
4 — шарик; 5 — втулка; 6 — золотник;
7 — демпфер; 8 — втулка; 9 — корпус
полости в клапана начнет перетекать в по-
какал а в полость слива д. При перетекании
через дроссельное отверстие напор
уменьшается; следовательно, давление
за дроссельным отверстием и в камере
з будет ниже, чем в камерах в и ж.
Разность напоров создает усилие, под-
нимающее золотник 10 вверх, после
чего камеры е и д соединятся и жид-
кость будет перетекать непосредственно
из полости е в полость д и далее в слив-
ную линию.
Величина подъема клапана опре-
деляется из условий его равновесия
под действием двух сил. Одна из сил
стремится поднять клапан. Величина
этой силы равна произведению давле-
ния в камерах в и ж на площадь зо-
лотника. Вторая сила стремится опу-
стить золотник. Величина второй силы
равна произведению давления в ка-
мере з на площадь золотника, и уси-
лие сжатой пружины 9. При снижении
давления в камере е ниже настройки
предохранительного клапана шарик 7
прижимается к седлу 8 и перетекание
жидкости в сливную полость прекра-
щается.
Предохранительный клапан с серводействием работает бесшумно. Он может
быть использован также для дистанционного управления разгрузкой системы.
Для этого камера з соединяется с золотником управления или дополнительным
краном. При нейтральном положении золотника управления камера з соединена
с баком и переливной золотник перепускает жидкость под небольшим давлением,
пропорциональным усилию пружины 9.
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
163
Аналогичные по принципу действия предохранительные клапаны с перелив-
ными золотниками смонтированы в ряде распределителей, применяемых на строи-
тельных и дорожных машинах.
Перепускные и разгрузочные клапаны. Перепускные клапаны предназначены
для перепускания жидкости из напорной линии в сливную при резких
изменениях нагрузки под действием инерционных сил в процессе тормоз-
ных и пусковых режимов. Они представляют собой два спаренных предох-
ранительных клапана шарикового или конического типа, установленных в общем
корпусе.
Перепускание жидкости из одной полости в дру-
гую происходит под давлением настройки обоих
клапанов, которое может быть различным для каж-
дого из клапанов.
Перепускные клапаны устанавливают без допол-
нительных устройств лишь в случае одинакового
объема обеих полостей гидроцилиндров. При неоди-
наковых объемах полостей (штоковой и бесштоко-
вой) избыточные объемы должны перепускаться
или пополняться с помощью дополнительных
устройств или разгрузочным клапаном.
Разгрузочный клапан шарикового типа (рис. 24)
состоит из корпуса 8 и двух комплектов следующих
деталей: шарика 7, направляющего стержня 6,
пружины 5, регулировочного винта 2, контргайки
4, колпачка 1 и уплотнений 3. К отверстию а под-
соединен трубопровод от бесштоковой полости гид-
роцилиндра, к отверстию б — трубопровод от што-
ковой полости гидроцилиндра, а отверстие в соеди-
няется со сливной линией.
Клапан II регулируют на давление рг, пре-
дельно допустимое для данной конструкции маши-
ны, а клапан I — на давление = 5—Юбар
(5—10 кПсм).
При возникновении на штоке усилия, превы-
шающего допустимое, в бесштоковой полости гид-
роцилиндра возникает давление рх, под действием
которого клапан I открывается и начинает пере-
пускать рабочую жидкость в штоковую полость
гидроцилиндра (из полости а в полость б). Вслед-
ствие разности объемов штоковой и бесштоковой
Рис. 24. Разгрузочный кла-
пан шарикового типа
полостей жидкость, вытека-
ющая из бесштоковой полости, не может поместиться в штоковой полости: дав-
ление начнет подниматься до р2, после чего откроется клапан II и избыточная
жидкость направляется в сливную линию.
Разгрузочные клапаны применяют в экскаваторах с гидроприводом для раз-
грузки системы при закрытом положении распределителя.
В гидроприводах дорожных машин применяют обратные клапаны в четырех
исполнениях.
Клапаны обратные простые (рис. 25) предназначены для гидравлических
систем, где поток жидкости должен проходить через клапан только в од-
ном направлении и где не требуется изменение усилия прижатия клапана
к седлу.
Рабочая жидкость подается снизу клапана и, преодолевая усилие пружины 5
и вес клапана 3, поступает в боковое отверстие, откуда по трубопроводам направ-
ляется к рабочему органу. После окончания подачи клапан закрывается и пред-
охраняет систему от обратного движения жидкости. Основные размеры этих кла-
панов даны в табл. 26.
П*
164
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Клапан обратный регулируемый (рис. 26) предназначен для тех же целей,
что и клапан обратный простой, но в нем можно осуществлять переменное усилие
Рис. 25. Клапан обратный простой:
1 — корпус; 2 — седло; 3 — клапан;
4 — пробка; 5— пружина; 6—шай-
ба; 7 — кольцо
Рис. 26. Клапан обратный регули-
руемый:
1 — корпус; 2 — седло; 3—клапан;
4 — пробка; 5 — пружина; 6 и
7 — шайбы; 8 — колпак; 9 — винт;
10 — гайка; 11 — кольцо
26. Основные размеры в мм обратных простых клапанов (см. рис. 25)
Резьба (ГОСТ 6111—52) dK в дюй- мах D Резьба d„. м d di н h L I s Рас- ход в л! мин Вес 1шт. в к.Г
К 7. К 7а 50 М27 X 1,5 18 16 96 40 16 55 30 27 8 16 1,33 1,1
К 7а К 7. . К1 55 МЗЗХ 1,5 25 24 115 44 75 47,5 36 32 63 125 1,9 1,5 5,06
К1 7. 80 М45Х2 35 34 149 62 18 103 63 46 200 4,2
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
165
27. Основные размеры в мм клапанов обратных регулируемых
прижатия клапана с помощью поджатия
рабочей пружины. Основные размеры этих
клапанов приведены в табл. 27.
Клапан обратный управляемый (рнс.
27) предназначен для систем, в которых
поток жидкости должен проходить через
клапан в обоих направлениях. При этом
открытие клапана для обратного прихода
жидкости осуществляется дополнитель-
ным поршнем в корпусе клапана.
При проходе жидкости справа налево
клапан работает как простой обратный
клапан. При подаче жидкости в левый
штуцер жидкость одновременно по допол-
нительному трубопроводу подводится
в нижнюю часть клапана и перемещает
поршень 7, а следовательно, и клапан 3
вверх. После окончания потока жидкости
поршень 7 и клапан 3 опускаются. Клапан,
опускаясь на седло, препятствует обрат-
ному потоку жидкости.
Подобные обратные клапаны приме-
няют в кранах и других подъемных
устройствах, где они предохраняют от
самопроизвольного опускания груза вслед-
ствие утечек и при выходе из строя части
гидросистемы, находящейся за клапаном.
Основные размеры этих клапанов даны
в табл. 28.
Клапаны обратные управляемые регу-
лируемые (рис. 28) предназначены для
тех же целей, что и клапаны обратные
управляемые, но у них можно регулиро-
вать усилие рабочей пружины обратного
клапана.
Верхняя часть этого клапана анало-
гична клапану регулируемому, а — ниж-
Рис. 27. Клапан обратный управляв-
мый:
1 — корпус; 2 — седло; 3 — клапан;
4 и 9 — пробки; 5 — пружина; 6 —
шайба; 7 — поршень; 8 — гайка;
10 — кольцо
166
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
28. Основные размеры в мм клапанов обратных управляемых
Резьба (ГОСТ 6111—52) dK в дюймах D Резьба d„ м 1 d di С?2 н h /ii й2 L 1 S Рабочее давле- ние в кГ/см1 2 Расход в л!мин. Вес в кг
К‘/4 К3/» к>/г К3/4 К1 KiVs 50 55 10 M27XI.5 МЗЗХ1.5 М45Х2 18 25 35 16 24 34 22 30 40 145 166 212 40 44 62 16 18 69 80 112 60 95 126 30 47,5 63 27 36 46 100 8 16 32 63 125 200 2,0 1,75 2,5 2,4 6,05 6,03
няя — клапану обратному управляемому. Принцип работы клапана обратного
управляемого регулируемого не отличается от работы клапана обратного управ-
ляемого. Основные размеры этих клапанов
даны в табл. 29.
Реле давления используют для контроля
и ограничения давления в гидросистемах
(рис. 29). Рабочая жидкость из нагнетатель-
ного трубопровода поступает к штуцеру 4
и действует через мембрану на плунжер 3,
сжимая пружину 2. По мере сжатия пружи-
ны рычаг 1 поворачивается и замыкает кон-
такты электрического микропереключателя.
Дроссельные устройства служат для огра-
ничения подачи жидкости к гидродвигателю
при регулировании его скорости.
В гидроприводах дорожных машин при-
меняются щелевые и пластинчатые дроссели,
а также дроссели (регуляторы) постоянного
расхода.
Щелевой дроссель Г77-14 (рис. 30) со-
стоит из корпуса 5, передней 4 и задней 9
крышек, дросселя 8, лимба 2, уплотнения 6,
шкалы 3 и гайки 1. Рабочая жидкость под-
водится к дросселю через отверстие 7, прохо-
дит через щель 11 дросселя и отводится
в отверстие 10. В зависимости от угла по-
ворота дросселя 8 изменяется сечение про-
ходной щели, что соответственно увеличивает
или уменьшает расход жидкости.
Рис. 28. Клапан обратный управляемый регули-
руемый:
1 — корпус; 2 — седло; 3 — клапан; 4 — пробка;
5 — пружина; 6 и 7 — шайбы; 8 — колпак;
J _ винт; 10 — пробка; 11 — поршень; 12, 13
и 14 — кольца
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
167
29О Основные размеры в мм клапанов обратных управляемых регулируемых
Рис. 29. Реле давления типа Г62-21
Рис. 30. Схема дросселя Г77-14
168
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
При настройке гайка 1 отжимается для свободного поворота дросселя, а после
настройки на необходимый расход вновь поджимают к лимбу 2.
При крайних угловых положениях дросселя осуществляется полное открытие
или закрытие дросселя.
Утечки жидкости сливаются через дренажное отверстие.
Характеристики щелевых дросселей приведены в табл. 30.
30. Характеристика дросселей типа Г77-1
Параметры Типы
Г77-11 Г77-14
Рекомендуемый наибольший расход жидкости при разности давлений на входе и выходе в л/ман ........... Наименьший расход прн разности дав- лений на входе и выходе в л/мин . . . Разность давлений на входе и выходе в кГ/см2 ........ Рабочее давление в кГ[см2 Вес в кг .............. 8 0,07 2 — 2,5 До 50 3,47 70 1,0 3 — 3,5 До 50 6,5
Пластинчатые дроссели (рис. 31) настраивают на определенное сопротивле-
ние, а следовательно, и расход жидкости с помощью предварительного подбора
шайб с проходным сечением отверстий 0,5—1,5 мм.
мм
Рис. 31. Пластинчатый дроссель
Средняя скорость движения жидкости в кольцевой щели щелевых дросселей:
где Q — расход жидкости; I — длина наиболее узкого места щели; 6 — ширина
щели.
Сопротивление движению жидкости в щелевых дросселях:
где g — коэффициент местных потерь напора (для щелевых дросселей приме-
няется 2).
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
169
Потери давления в пластинчатом дросселе через отверстия с острой кром-
кой определяются по формуле истечения жидкости из отверстий в тонкой
стенке:
yzQ2
2^2Р’
где z — число пластин (диафрагм); р, — коэффициент расхода; f — площадь от-
верстия.
Щелевые и пластинчатые дроссели обеспечивают постоянный расход лишь
при постоянном перепаде давления жидкости в дросселе или при постоянной на-
грузке на исполнительном органе.
Дроссели с регулятором обеспечивают равномерную скорость движения рабо-
чих органов, не зависящую от их нагрузки.
Характеристики дросселей приведены в табл. 31.
31. Расход дросселей регуляторов
Типоразмер регулятора Пределы регулирова- ния расхода в л/мин Рабочее давление в кГ/см2
Г55-13 0,25—35
Г55-14 0,25 — 70 5 — 50
Г55-15 1,0—140
Г55-21 0,07 — 8
Г55-23 0,15 — 35 5 — 50
Г55-24 0,15 — 70
Г55-31В 0,07—1,5
Г55-31Б 0,11 — 3,0 5 — 125
Г55-31А 0,16 — 5,0
Г55-31 0,25—8
Рис. 32. Дроссель с регулятором типа Г55-2
протекающего через дроссель, от его
Дроссель с регулятором (рис. 32)
представляет собой сочетание редук-
ционного клапана 4 и дросселя 14,
взаимодействие которых обеспечи-
вает независимость расхода масла
давления в системе.
Масло от насоса подводится к отверстию 8 и через проточки 9 и 5 направляется
к дросселю 14, в котором имеется щель 11. Пройдя эту щель, масло через отвер-
стие 13 поступает в гидросистему.
Проточка 5 соединяется сверлениями с полостью 7, а через отверстие 3 с по-
лостью 2, вследствие этого давление масла перед дросселем, преодолевая действие
пружины 1, стремится переместить клапан 4 влево; при этом закрывается проход
масла из проточки 9 в проточку 5.
Торец 6 клапана регулирует количество масла, поступающего из системы,
обеспечивая постоянную разность давления 3—3,5 кПсм2 масла до и после дрос-
селя. На эту величину и рассчитана пружина 1.
Когда торец клапана закрывает проход маслу из проточки 9 в проточку 5,
давление перед дросселем падает, и пружина перемещает клапан 4 вправо.
При этом увеличивается поток масла к дросселю до тех пор, пока возросшее
Давление перед дросселем не начнет опять перемещать клапан 4 влево. Для слива
утечек масла предусмотрено дренажное отверстие 12.
Для измерения давления вместо пробки с резьбой К %" к отверстию 10
присоединяется манометр.
170
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Дроссель с регулятором типа Г55-1 имеет дополнительный предохранитель-
ный клапан, вследствие чего используется для дистанционной разгрузки системы
от повышенного давления.
Резиновые кольца круглого сечения по ГОСТ 9833—61 предназначены для
уплотнения деталей диаметром до 400 мм в подвижных и неподвижных соеди-
нениях:
а) в гидравлических устройствах с возвратно-поступательным перемещением
со скоростью до 0,2 м/сек, работающих в среде минеральных масел, жидких
топлив, эмульсий, в пресной и морской воде, в диапазоне температур от —45
о- направление давления
Рис. 33. Размеры резиновых колец:
a, S — для подвижных соединений; б, в — для неподвиж-
ных соединений
до 4-ЮО0 С при давлении до 100 кГ/см2, а с применением защитных шайб —до
200 кГ/см2',
б) в пневматических устройствах при давлении до 6 кГ/см2 и скорости пере-
мещения до 0,5 м/сек при условии смазки трущихся поверхностей.
Размеры колец должны соответствовать указанным на рис. 33 и в табл. 32
и 33.
Для машин, находящихся в эксплуатации по согласованию заказчика с по-
ставщиком допускается изготовление колец по размерам, не предусмотренным
в табл. 32 и 33.
Допускаемые отклонения уплотняемых диаметров отверстий и валов в за-
висимости от величины давления и вида соединения даны в табл. 34.
Шероховатость рабочих поверхностей цилиндров и штоков, уплотняемых
резиновыми кольцами, должна быть не ниже V10 по ГОСТ 2789—59, а поверх-
ностей, сопряженных с рабочими поверхностями, — не ниже \?7. Для неподвиж-
ных соединений шероховатость рабочих поверхностей — не ниже \?7, а поверх-
ности канавки для посадки кольца — не ниже \/6. Забоины, царапины, риски
и другие механические повреждения на этих поверхностях не допускаются.
Рабочие поверхности цилиндров и штоков после обработки полируют неабразив-
ным материалом.
Для повышения долговечности работы резиновых колец следует применять по-
крытия цилиндров и штоков: для стальных — твердое хромирование, для дюра-
левых— хромовокислое анодирование или другие методы поверхностного упрочне-
ния,
Узлы И ЗЛЁМЁНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
171
32. Кольца для подвижных и неподвижных соединений (размеры в мм)
Диаметры уплотняемых деталей di dz номи- нальный Группа точности Вес 100 шт. в кг
Ци- линдр D Шток d Номи- нальный Допусти- мое отклоне- ние цля под- вижных соедине- ний для не- подвиж- ных соедине- ний
5 3 2,7 ±0,1 1,4 0,002
6 4 3,7 0,003
7 4 3,6 0,005
8 5 4,6 0,006
9 6 5,6 1,9 0,007
10 6 5,6 0,1 + 0,2 0,013
— 7 6,6 ±0.2 — 0,1 0,015
12 8 7,6 0,017
— 9 8,6 0,018
14 10 9,6 0,020
16 12 11,5 2,4 0,023
18 14 13,5 0,027
20 16 15,5 ±0,3 0,030
22 18 17,5 0,034
25 20 19,5 3,0 0,060
28 22 21,2 3,6 0,095
30 — 23,2 0,103
32 25 24,2 4,1 0,140
35 28 27,2 0,155
38 40 30 32 29,2 31,2 ±0,4 4,7 + 0,2 — 0,1 + 0,3 — 0,1 0,220 0,230
42 35 34,2 - 4,1 0,195
45 38 37,2 0,202
48 40 38,8 0,284
50 42 40,8 4,7 0,295
52 45 43,8 ±0,6 0,238
55 48 '• 46,8 4,1 0,251
60 50 48,5 0,540
65 55 53,5 0,590
70 60 58,5 0,638
75 65 63,5 0,690
80 70 68,5 ±0,8 0,740
85 75 73,5 0,790
90 80 78,5 0,836
95 85 83,5 0,889
100 90 88,5 0 936
105 95 92,5 0,980
НО 100 97,5 5,8 + 0,3 + 0,4 1,026
— 105 102,5 — 0,1 — 0,1 1,080
120 по 107,5 1,130
125 — 112,5 ±1,0 1,180
130 120 117,5 1,228
—— 125 122,5 1,280
140 130 127,5 1,330
^150 140 137,5 1,430
1160 150 146,5 1,520
j 170 160 156,5 ±1,2 1,615
180 170 166,5 1,720
? 190 180 176,5 1,815
. 200 ——. 180,0 4,100
. — 190 185,0 ±1,5 8,6 +0,4 +0,5 4,240
=. 210 , 190,0 -0,1 —0,1 4,340
172
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Продолжение табл. 32
Диаметры уплотняемых деталей d, d2 номи- нальный Группа точности Вес 100 шт. в кг
ци- линдра D штока d Номи- н альный Допу- стимое отклоне- ние для под- вижных соеди- нений для не- подвиж- ных соедине- ний
200 195,0 ±1,5 4,440
220 200,0 4,520
— 210 205,0
220 215,0 4,820
240 220,0 ±2,0 5,010
250 230,0 5,220
— 240 235,0 5,320
260 239,0 5,420
250 244,0 5,540
260 254,0 5,760
280 — 259,0 + 0,4 + 0,5 5,860
— 280 274,0 8,6 -0,1 — 0,1 6,300
300 279,0 ±2,5
300 294,0 6,620
320 299,0 6,730
320 314,0 7,060
340 319,0 7,180
— 340 334,0 7,480
360 338.0 7,580
- 360 353,0 7,900
380 358,0 ±3,0 8,020
380 373,0 8,340
400 — 378,0 8,460
33. Кольца уменьшенного сечения для неподвижных соединений (размеры в мм)
Диаметры уплотняемых деталей d2 у и Диаметры уплотняемых деталей dl С?2 г. в кг
ндра -у я S ® । , 0) S Е- X и ° ® к V sX , 3 X зз 1 i О S E- X E- О a а С5 Ч Я X ’X , 3 х я ' । О л X я 1 о я ь* X и ° я + V а
X о S ч s C ® x 4» О S3 ч о S £ ± я Я о о ± л й ч Я о о о
а ° о Ч M я X я О о Ч 0) ф & а- С) а 2 я X и 0.0 Ч £ я X я о о ч Чг и М
30 32 25 24,2 26,2. ±0,4 3,3 + 0,3 —0,1 0,087 0,095 35 28 30 27,2 29,2 ±0,4 3,3 0,097 0,105
УЗЛЫ 1И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
173
Продолжение табл. 33
Диаметры уплотняемых деталей (/2 ?. в кг Диаметры уплотняемых деталей dt dz го у и
№ ед 1 . а) s bs ед S Н а а । , О) ед । 0) Я ь ts а
& ° », । ? ° Я § S а . Я ь* о щ , 3 &° =
ЕГ Я Q § 3 ^3 1 тл i НОМИ налы « Я S ® о ° о ч 4s и 1Ч1ГИН ииюн 5 <» о ° О Ч Вес I D Ц1Ы ДР а ^3 S £ £ ” X к я £ (D о о о ч Чга 1“ X к с О) о О о ч Ets * CQ
42 36,2 ±,04 3,3 +0,3 0,127 150 141,5 0,568
38 37,2 -0,1 0,130 __ 150 146,5 ±1,2 0,484
32 31,2 0,111 160 __ 151,5 0,501
38 32,2 0,114 160 156,5 0,513
40 35 34,2 0,121 170 161,5 4-о,з 0,532
45 40 38,8 0,136 170 166,5 3,3 0±50
— 42 40,8 0,141 180 __ 171,5 ±1,2 —0,1 0,564
48 — 41,8 ± 0,6 0,145 180 176,5 0,582
50 45 43,8 0,151 190 180,0 0,593
52 — 45,8 0,158 190 185,0 0,608
— 48 46,8 ±0,6 0,161 200 190,5 ±1,5 0,626
55 50 48,5 ±0,8 0,168 210 200 195,0 2,268
— 52 50,5 0,173 220 210 205,0 2,410
60 55 53,5 0,183 220 215,0 2,551
65 60 58,5 +о,3 —0,1 0,200 240 225,0 ±2,0 2,610
70 65 63,5 0,216 250 240 235,0 2,740
75 70 68,5 0,232 260 250 244,0 2,860
80 75 73,5 ±0,8 0,248 260 254,0 2,950
85 80 78,5 3,3 0,264 280 264,0 3,070
90 85 83,5 0,281 280 274,0 3,182
95 90 88,5 0,296 300 284Д +0,4 3,300
100 95 92,5 0,310 300 294'0 ±2,5 6,2 —0,1 4,421
105 100 97,5 0,442 320 304,0 3,512
по 105 102,5 0,350 __ 320 314,0 3,650
—. 110 107,5 0,358 340 __ 324,0 3,760
120 — 112,5 ±1,0 0,374 — 340 334,0 3,860
125 120 117,5 0,391 360 343,0 3,970
130 125 122,5 0,406 360 353'0 ±3,0 4,080
— 130 127,5 0,422 380 363,0 4,190
140 — 132,5 0,440 380 373,0 383,0 4,300
— 140 137,5 0,455 400 4,410
Условные обозначения:
а) кольца из резины марки 1, группы точности 2 для уплотнения цилиндра
D = 60 мм и штока d = 50 мм:
кольцо 12 = 60 X 50, ГОСТ 9833 — 61;
б) кольца из резины марки 2, группы точности 1 для уплотнения цилиндра
D — 125 мм:
кольцо 21 ='125 X 0, ГОСТ 9833 — 61;
в) кольца из резины марки 2, группы точности 2 для уплотнения штока
d = 125 мм:
кольцо 22 = 125 X 0, ГОСТ 9833 — 61;
г) кольца из резины марки 2 для уплотнения цилиндра D — 60 мм и штока
d = 55 мм:
кольцо 20 = 60 X 55, ГОСТ 9833 — 61.
В условном обозначении цифра 0 ставится при выборе колец, где отсут-
ствует группа точности, размер цилиндра D или штока d.
174
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
34. Допускаемые отклонения уплотняемых диаметров отверстий и валов
Давление в кГ/см2 Вид соединения Система Уплотняемые диаметры в мм
со J. 6—10 10—18 0Е- 8( 30—50 J 50—80 7 СО 120—180 I
До 50 Подвижное Отверстия Аз
Вала Хз X
Неподвижное Отверстия Аза Аз
Вала хз сз
Свыше 50 до 100 Подвижное Отверстия Аз А
Вала хз X
Неподвижное Отверстия ^за Аз
Вала хз сз
Свыше 100 до 200 Подвижное Отверстия Аз А
Вала хз X
Неподвижное Отверстия Аза Аз
Вала хз X сз
Форма и размеры канавок для кольца даны в табл. 35—38.
В подвижных и пульсирующих соединениях для колец из резины марки 1 при
давлении р = 10 кГ1см? и выше и для колец из резины марки 2 при давлении
р = 100 кГ/см? и выше кольца следует предохранять защитными шайбами от
выдавливания, устанавливаемыми со стороны, противоположной направлению
давления, а при двухстороннем давлении — с обеих сторон кольца.
В соединениях с радиальными зазорами менее 0,02 мм могут применяться
кольца без защитных шайб.
В особо ответственных случаях допускают применение двух или трех колец.
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
175
35. Канавки с защитными шайбами а-~ о° под кольца
для подвижных и неподвижных радиальных соединений
(размеры в мм)
Диаметры уплотняемых деталей Диаметры канавок для подвижных соединений Диаметры канавок для неподвижных соединений Ширина канавки b Ра- диус Бие- ние К
без защит- ной шайбы с защитной шайбой
цилиндра D штока d £>2 Dt d2 одной С двумя
3 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40 42 45 48 50 3 4 4 5 6 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40 42 3 4 4 5 6 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 25 28 30 32 35 38 40 42 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 18 20 22 25 28 32 35 38 40 42 45 48 50 3 4 4,2 5,2 6,2 6,3 8,3 10,3 12,3 14,3 16,3 18,3 20,3 22,3 24,3 25,5 28,5 30,5 32,5 35,5 38,5 40,5 42,5 5 6 6,8 7,8 8,8 9,7 10,7 11,7 12,7 13,7 15,7 17,7 19,7 21,7 24,7 27,7 31,5 34,5 37,5 39,5 41,5 44,5 47,5 49,5 1,8 3,3 4,8 0,3 0,04
3,0 4,5 6,0
3,5 5,0 6,5
4,5 6,0 7,5
5,0 6,5 8,0
5,5 7,0 8,5
6,0 7,5 9,0
5,5 7,0 8,5
6,0 7,5 9,0 0,3 0,6
176
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Продолжение табл. 35
Диаметры уплотняемых деталей Диаметры канавок для подвижных соединений Диаметры канавок для неподвижных соединений Шир без защит- ной шайбы ина канавки b с защитной шайбой Ра- диус Бие- ние К
цилиндра D штока d О, £>2 Di d2 с Одной двумя
52 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 ПО 120 125 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 240 250 260 280 300 320 340 360 380 400 45 48 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 120 125 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 240 250 260 280 300 320 340 360 380 45 48 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 110 115 120 130 140 150 160 170 180 185 195 205 225 235 245 265 285 305 325 345 365 385 52 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 ПО 115 120 130 135 140 150 160 170 180 190 205 215 225 235 255 265 275 295 315 335 355 375 395 45,5 48,5 50,6 55,6 60,6 65,6 70,6 75,6 80,6 85,6 90,6 95,6 100,6 110,6 115,6 120,6 130,6 140,6 150,6 160,6 170,6 180,6 185,8 195,8 205,8 225,8 235,8 245,8 265,8 285,8 305,8 325,8 345,8 365,8 385,8 51,5 54,5 59,4 64,4 69,4 74,4 79,4 84,4 89,4 94,4 99,4 104,4 109,4 114,4 119,4 129,4 134,4 139,4 149,4 159,4 169,4 179,4 189,4 204,2 214,2 224,2 234,2 254,2 264,2 274,2 294,2 314,2 334,2 354,2 374,2 394,2 5,5 7,0 8,5 0,5 0,06
7,5 9,5 11,5
10,5 10,5 13,5 13,5 16,5 16,5 0,07
Примечание. Допускаемые отклонения: для Dr — по С3, ОСТ 1023;
для D2 и b — по А3, ОСТ 1023 и ОСТ 1025.
УЗЛЫ и ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
177
36. Канавки под кольца для неподвижных торцовых соединений
(размеры даны в мм)
Обозна- чения кольца D х d Г»! £>2 D3 Z>4 h Обозна- чения кольца D х d О, /Д £>4 h
5Х 3 3 5 7 1 1,0 10X6 6 10 13 3
6X4 4 6 8 2 — Х7 7 — 14 —
7X4 4 7 10 1 12X8 8 12 15 5
8X5 5 8 11 2 1*4 -Х9 9 — 1 6 —• 1,9
9X6 6 9 12 3 14Х 10 10 14 17 7
18Х 14 14 18 21 11 16Х 12 12 13 19 9
20 X 16 16 20 23 13 125X120 120 125 129 116
22Х 18 18 22 25 15 1,9 130Х 125 125 130 134 121
25X20 20 25 29 16 2,4 — X 130 130 — 139 —
28Х 22 22 28 32 18 2,5 140Х - — 140 — 131
ЗОХ 25 25 30 34 21 — X 140 140 — 149 —
32Х — —— 32 — 23 150Х — —— 150 —. 141
— Х28 28 __ 37 — X 150 150 — 159 —.
35Х 30 30 35 39 26 160Х — —. 160 — 169 2,6
— Х32 32 41 — X 160 160 — 169 —
38Х — — 38 — 29 170Х — —. 170 —. 161
40Х 35 35 40 44 31 — X 170 170 — 179 —
42Х — — 42 33 180Х — — 180 —— 171
— Х38 38 __ 47 — X 180 180 —. 189 —*
45X40 40 45 49 49 190Х — — 190 — 181
— Х42 42 51 — X 190 190 — 199 —
48Х — —. 48 —- 39 200 X — —. 200 — 191
50X45 45 50 54 41 210Х 200 200 210 216 194
52 X — 52 —— 43 220X 210 210 220 226 204
— Х48 48 57 2,6 — X 220 220 — 236
55Х 50 50 55 59 46 240Х ~ 240 224
— X 52 52 61 — 250Х 240 240 250 256 234
60 X 55 55 60 64 51 260X 250 250 260 266 244
65X60 60 65 69 56 — Х260 260 —. 276
70Х 65 65 70 74 61 280Х — — 280 — 264
75X70 70 75 79 66 — Х280 280 — 296 —
80X75 75 80 84 71 ЗООХ — 300 — 284 5,2
85X80 80 85 89 76 — хзоо 300 —- 316
90X85 80 90 94 81 320Х — —— 320 304
95X90 95 95 99 86 — Х320 320 — 336 —.
100X95 95 100 104 91 340Х — 340 324
105X100 100 105 109 96 — Х340 340 — 356 —
110Х 105 105 ПО 114 101 360Х ~ 360 — 344
— X ПО ПО — 119 — — Х360 360 —— 376
120Х — — 120 — 111 380 X — 1380 —— 364
— Х380 380 396
400Х — — 400 — 384
Примечание. Допускаемые отклонения для
Di — по С4, ОСТ 1024;
О2 и £>3 — по А4, ОСТ 1024;
О4 — по As, ОСТ 1025;
Л — ±0,05 мм.
12 Бородачей н др.
304
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
37. Канавки под кольца уменьшенного сечения
для неподвижных радиальных соединений
(размеры в мм)
а-0 5
(1=0-5
КОЗ
КОЗ
Диаметры уплотняемых деталей Di о2 ъ Диаметры уплотняемых деталей £>2
цилиндра D штока d цилиндра D штока d
30 25 25 30 140 145
32 —— 27 150 —. 145 ——
28 — 33 150 — 155
35 30 30 35 160 —. 155 —
32 37 160 — • 165
38 — 33 — 170 165 —
40 35 35 40 — 170 — 175
42 __ 37 —. 180 — 175 —.
__ 38 43 —— 180 —. 185
45 40 40 45 190 185 ——
42 — 47 —- 190 — 195
48 — 43 — 200 195
50 45 45 50 4,7 210 200 200 210
52 — 47 —. 210 200 200 210
— 48 — ьз 220 210 210 220
55 50 50 55 220 230
— 52 — 57 240 230
60 55 55 60 250 240 240 250
65 60 60 65 260 250 250 260
70 65 65 70 260 270
75 70 70 75 280 270
80 75 75 80 280 290
85 80 80 85 300 290
90 85 85 90 300 310
95 90 90 95 320 310
100 95 95 100 320 330
105 100 100 105 340 330
110 105 105- по 340 350
— 110 — 115 360 350
120 — 115 — 360 370
125 120 120 . 125 380 370
130 125 125 130 380 390
—• 130 — 135 400 390
140 — 135 —
7,7
7,8
Примечание. Допускаемые отклонения для
Dt — по С3, ОСТ 1023;
D2 — по А2, ОСТ 1023;
b — по As, ОСТ 1025-
ь
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
179
38. Канавки со скосом под кольца для неподвижных соединений
(размеры в мм)
Размеры монтажных фасок. Если в процессе сборки уплотнительное кольцо
проходит по отверстию,то во избежание его среза выполняют кольцевые проточки
или притупляют острые кромки (рис. 34).
а)
б) в)
Рис. 34. Размеры различных монтажных фасок:
а —для цилиндра; б — для штока; в — внутренние фаски цилиндра (Оф —диаметр
фаски цилиндра; <1ф — диаметр фаски штока)
Шайбы защитные. Основные размеры защитных шайб даны в табл. 39.
12*
180 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
3 9. Форма и размеры защитных шайб
/а
t
Обозна- чения кольца D х d D d S Вес 100 шт в кг
в мм
5X5 6X4 7X4 8Х 5 9X6 10X6 11X7 12X8 13X9 14Х 10 16Х 12 18Х 14 20Х 16 22Х 18 25Х 20 28X22 ЗОХ — 32X25 35X28 38X30 40Х 32 42X32 45Х 38 48X40 50X42 52X45 55X48 60X50 65X55 70Х 60 75X65 80Х 70 85X75 90 X 80 95Х 85 100X90 105X95 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40 42 45 48 50 52 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 3 4 4 5 6 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 25 28 30 32 35 38 40 42 45 48 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 1,5 0,004 0,005 0,008 0,010 0,011 0,016 0,018 0,020 0,022 0,025 0,029 0,033 0,037 0,041 0,058 0,074 0,084 0,103 0,114 0,140 0,149 0,139 0,150 0,182 0,190 0,176 0,186 0,380 0,415 0,448 0,483 0,518 0,552 0,588 0,624 0,657 0,692
2
Примечания: 1. Допускаемые отклонения для Ь — по А3; d — по С3; s — по Cs, ОСТ 1023. 2. Материал — фторопласт 4, Марк 3. Номинальные размеры шайб D и штоков. 4. Поверхность шайб должна быть р
Обозна- чения кольца D х d D d S Вес 100 шт. в кг
в мм
110Х 100 115 X105 120Х 110 125Х — 130Х 120 135X125 140 X130 150Х 140 160Х 150 170Х 160 180Х 170 190Х 180 200Х 185 195X190 210Х 205 215Х 200 220Х 205 225 X 210 — X 220 240Х 225 250Х 235 255X 240 260Х 245 265 X 250 115Х 260 280X 265 295Х 280 ЗООХ 285 315X300 320 X 305 335 X 320 340Х 325 355X340 360X 345 375 X 360 380 X 365 395X 380 400X 385 110 115 120 125 130 135 140 150 160 170 180 190 200 205 210 215 220 225 235 240 250 255 260 265 275 280 295 300 315 320 335 340 355 360 375 380 395 400 100 105 110 115 120 125 130 140 150 160 170 180 185 190 195 200 205 210 220 225 235 240 245 250 260 265 280 285 300 305 320 325 340 345 360 365 380 385 1,5 2 3 0,726 0,795 0,810 0,830 0,863 0,900 0,928 1,011 1,071 1,140 1,209 1,227 2,993 3,080 3,150 3,220 3,304 3,379 3,537 3,610 3,780 3,861 3,915 4,010 4,170 4,240 4,470 4,550 4,770 4,860 5,070 5,170 5,400 5,490 5,720 5,780 6,030 6,110
ка Н. и d соответствуют диаметрам цилиндров ровной, без царапин, задиров и заусенцев.
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
181
Масляные баки. Форму и емкость масляного бака выбирают в зависимости
от места его установки, производительности насосов и режима работы гидропри-
вода. Масло заливается в бак до уровня, составляющего 0,8—0,85 высоты И бака
(рис. 35).
Расчетная площадь бака вычисляется по формуле
3__
F = Кб /V2 ж2,
где Кб = 0,060 ~ 0,069 при изменении отношения сторон бака соответственно
от 1:1:1 до 1:2:3. V — емкость бака при заполнении его маслом на 0,8
высоты в л.
Рис. 35. Масляный бак с пропускной способностью магистрального фильтра
до 150 aIjauhi
1 — бак; 2 — заливной фильтр; 3 — магистральный фильтр; 4 — маслоука-
затель; 5 — прокладка; 6 — магнитная пробка; 7 — штуцер
Установившаяся температура в баке
1Кб V v2
где /0 — температура окружающего воздуха в °C; Q — количество тепла в ккал/ч,
выделяющееся в гидросистеме; g — коэффициент теплоотдачи (для дорожных
машин |= 604-90 ккал! м2,-ч-град в зависимости от расположения и степени
обдува бака окружающим воздухом).
При прохождении под давлением через дроссель масло нагревается. Повы-
шение температуры может быть приближенно определено по формуле
Д/ = °C,
уст
182
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
SOV
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
183
где Др — перепад давления в дросселе; с = 0,44 ккал/кг-град — удельная тепло-
емкость масла; т = 42 700 кГ-см/ккал — механический эквивалент тепла; у —
удельный вес жидкости в Г/см2.
Заливные и магистральные фильтры показаны на рис. 36 и 37. Магистраль-
ный фильтр пропускной способностью до 75 л/мин состоит из одной секции
в отличие от фильтра пропускной спо-
собностью до 150 л/мин, vjtfi установлены
две секции.
Для определения тонкости фильтра-
используют лабораторный метод
ции
(ГОСТ 7246—54).
Фильтры грубой очистки задерживают
частицы размером до 0,1 мм, нормальной
очистки — до 0,01 мм и тонкой очист-
ки — до 0,001 мм.
При установке фильтра на всасываю-
щей линии насоса сопротивление фильтра
не должно превышать 0,1—0,15 кГ/см2.
Тонкость фильтрации характеризуется
коэффициентом пропускания (рис. 38)
? =
?1 ’
где z2 — число частиц данного размера
в профильтрованной жидкости; zx—число
частиц этого же размера в непрофильтро-
ванной жидкости.
Пропускная способность фильтра
Др , „
q — а—— л/мин-см2,
Т]
Рис. 38. Коэффициенты пропускания
для основных фильтрующих мате-
риалов:
1 — для стальной металлокерамики
с размерами отверстий 6 мм 2 — для
бумаги АФБ-1; 3 — для бронзовой
металлокерамики с размером отверстий
20 мм -/—для бумаги АФБ-1к; 5—для
бумаги АФБ-2; 6 — для фетра
где а — удельная пропускная способность
единицы площади фильтра в л/см2 при
перепаде давления 1 кГ/см2 и вязкости
жидкости 1 пз (табл. 40); Др — перепад
давления на фильтре в кГ/см2', ц — коэффициент динамической вязкости в пз.
Перепад давления в фильтрующем элементе
Др = кг!см2,
а
Допустимое значение Др = 0,Зч-0,5 кГ/см2.
В качестве проводов в гидросистемах применяют стальные цилиндрические
трубы (ГОСТ 8734—58). В системах, работающих с минеральными маслами, не
рекомендуется применять медные трубы, так как они способствуют окислению
масла. Трубы изготовляют из стали 10 и стали 20 (ГОСТ 150—60). Раз-
меры стальных труб и допустимые давления приведены в табл. 41.
Минимальные рекомендуемые радиусы изгиба (до центра трубы) тонкостен-
ных труб из материала сталь 20 приведены в табл. 42.
Внутренний диаметр трубопровода
d = 4,6 -у- мм,
где Q — расход жидкости в л/мин\ v — скорость жидкости в трубе
V = 21 м/сек.
184
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
40. Характеристики фильтрующих материалов
Фильтрующий материал а в л!см2 Фильтрующий материал а в A.JCM2
Сетка проволочная: Бумага АФБ-1 .... 0,015
№0,1 11,24 Ткань 7—2 0,013
№ 009 9,91 Капрон 0,012
№ 0071 6,93 Стальной шарик диа-
№ 006 6,06 метром в мм:
№ 0045 2,27 0,6 0,0182
С размером отверстия 0,4 0,0172
20 мк 1,16 0,3 0,0138
Фильтр проволочный 0,1 0,0116
с размером щели 0,08 мм 0,105 0.05 0,009
Бумага: 0,025 0,001
АФБ-2 0,036 Бронзовый шарик диа-
АФБ-1К 0,03 метром в мм:
Сетка проволочная 0,15 0,0105
сплющенная с 15—20 от- 0,07 0,0093
верстиями на 1 мм . . . 0,022 0,05 0,003
Ткань сванбой .... 0,016 0,005 0,00072
41. Размеры стальных труб в мм для трубопроводов дорожных машин
(по приложению к нормалям МЙ2286-61 — МЙ2401-61)
Наружный диаметр Условное избыточное давление в кГ!смг
64 320
Для соединений с раз- вальцовкой трубы Для соединений с вре- зающимся кольцом Для шаровых соедине- ний и соединений с тор- цовым уплотнением
Условный проход Толщина стенки । 1 Площадь се- чения про- хода в см2 1 Условный проход ; Толщина стенки Площадь се- чения про- хода в см2 Условный проход Толщина стенки Площадь се- чения про- хода в см2
3 2 0,5 0,03
4 3 0,5 0,07 — — — — — —
6 4 1,0 0,12 — — — 3 1,6 0,07
8 6 1,0 0,28 — — — —
10 8 1,0 0,50 6 2,0 0,28 6 2,0 0,28
12 10 1,0 0,79 8 2,0 0,50 8 2,0—2,5 0,50
13 •— — — — — •— — —
14 13 1,0 1,30 10 2,0 0,79 8 2,0—2,5 0,50
15 —- — — — — - — —
16 15 1,о 1,77 13 2,0 1,3 10 2,5—3,0 0,79
18 — — — — — — 13 2,5-3,0 1,30
20 — — — 15 3,0 1,77 — —
22 20 1,5 3,14 — — .— 15 3,0—3,5 1,77
25 •— — — 20 3,0 3.14 —
28 25 1,5 4,91 — — — 20 3,5—4.0 3,14
32 — — —- 25 4,0 4,91 25 4,0—4,5 4,91
40 — — — 32 4,5 8,05 32 4,5—5,0 8,04
42 — — — — — 12,57 32 4,5—5,0 8,04
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТ Ы ГИДРОПЕРЕДАЧ
185
42. Рекомендуемые радиусы изгиба в зависимости от способа гиба
(размеры в мм)
Способ изгиба Наружный диаметр и толщина стенки
6X1 8X1 10X1 10X2 12X1
Ручной Без наполнителя 24 12 49 16 80 25 40 20 126 31
С наполнителем
В трубогибочных приспособлениях Без наполнителя 15 12 24 16 30 20 20 20 42 30
С наполнителем
Потери давления в прямых или с плавными закруглениями трубах
Ар - 8v кГ/см2,
где v — кинематический коэффициент вязкости в
При-^-<(0,1 (ламинарный режим) 7\= 1,
режим) К = 6,8 (Jp/rj • Потери давления
пользуясь табл. 43.
ест.
при > 0,1 (турбулентный
в трубах можно определить,
43. Потери давления Др на 1 м длины гладкой стальной трубы
при вязкости V — 40 СС1П
d в мм
Q в л/мин 8 И 15 20 27 36
2,5 0,15 0,040 0,018 0,005 0,0020 0,00050
2,8 0,16 0,045 0,020 0,006 0,0023 0,00057
3,2 0,18 0,05 0,023 0,007 0,0026 0,00068
3,6 0,21 0,055 0,025 0,0075 0,0029 0,00075
4,0 0,23 0,062 0,028 0,0085 0,0033 0,00085
4,5 0,26 0,070 0,031 ‘ 0,009 0,0037 0,00092
5,0 , 0,29 0,075 0,035 0,010 0,0040 0,0010
5,6 0,32 0,086 0,040 0,012 0,0046 0,0012
6,3 0,37 0,096 0,044 0,013 0,0051 0,0013
7,1 0,40 0,11 0,047 0,014 0,0057 0,0015
8,0 0,45 0,12 0,054 0,016 0,0065 0,0017
9,0 0,51 0,14 0,059 0,018 0,0073 0,0019
10,0 0,56 0,15 0,067 0,020 0,0080 0,0021
11,2 0.63 0,16 0,075 0,023 0,0092 0,0025
12,5, 0,69 0,1 0,083 0,025 0,010 0,0028
14 0,78 0,21 0,092 0,028 0,012 0,0031
16 1,0 0,25 0,10 0,031 0,013 > 0,0035
18 1,2 0,28 0,12 0,035 0,014 . 0,0040
20 1,4 0,32 0,13 0,038 0,015 0,0044
22 1,9 0,39 0,14 0,042 0,017 0,0047
25 2,1 0,46 0,17 0,046 0,020 0,0054
28 2,3 0,57 0,21 0,054 0,023 0,0060
32 0,69 0,25 0,063 0,026 0,0070
36 0,90 0,32 0,076 0,029 0,0078
40 1, 1 0,4 0,094 0,033 0,0087
45 1,3 0,46 0,12 0,038 0,0096
50 1,5 0,55 0,13 0,041 0,011
56 1,8 0,69 0,16 0,049 0,013
63 2,3 0,9 0,21 0,063 0,017
186
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Продолжение табл. 43
Q в л/мин 8 И 15 20 27 36
71 80 1,1 1,4 0,27 0,33 0,077 1 0,095 I 0,021 0,025
90 100 112 1,7 2,0 2,3 0,4 0,46 0,57 0,12 0,14 0,16 0,032 0,035 0,044
125 0,69 0,21 1 0,053
140 0,82 0,26 0,063
Наиболее удачным соединением трубопроводов, получающим все большее
распространение, является соединение с врезающимся кольцом (нормали
МН 2374-61 и МН 2401-61). Оно отличается высокой надежностью уплотнения и
простотой конструкции. Основной деталью такого соединения является врезаю-
щееся кольцо с острой передней кромкой, изготовляемое из стали 45. В свободном
состоянии оно надевается на трубу, а затем поджимается накидной гайкой к трубе
и штуцеру с деформацией кромки. При демонтаже кольца меняют.
В табл. 44 и 45 приведены основные размеры для двух видов этого типа соеди-
нений.
44. Размеры в мм соединений с одним врезающиглся кольцом
и*-'*»...-.. Шифр изделия (проход услов- ный D ) dH L д, Под ключ 1 Вес в кг , Штуцер 1 вверт- ной (МН 2387-61) Гайка 2 накид- ная (МН 2401-61) ' Кольцо 3 вре- зающееся (МН 2400-61)
S 51
6 10 45 40 19 22 0,030 6 М18х 1,5 6
8 12 50 44 22 24 0,110 8 М20Х 1,5 8
10 14 52 46 24 27 0,144 10 М22Х 1,5 10
13 16 57 49 27 30 0,196 13 М24х 1,5 13
15 20 63 54 32 36 0,287 15 М30Х2 15
20 25 69 59 41 46 0,440 20 М36Х2 20
25 32 74 63 46 50 0,638 25 М42Х2 25
32 40 77 66 55 60 0,911 32 М52 X 2 32
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
187
45. Размеры в мм соединений с двумя врезающимися кольцами
L
' — пНгХ'
1
Г"
t' г' 3
Шифр изделия (проход условный лд) dH L Под ключ Вес в кг Штуцер 1 проходной (МН 2388-61) Гайка 2 накидная (МН 2401-61) Кольцо 3 врезающееся (МН 2400-61)
S
Количество
1 2 3
6 8 10 13 15 20 25 32 10 12 14 16 20 25 32 40 54 60 62 69 75 82 87 90 19 22 24 27 32 41 46 55 22 24 27 30 36 46 50 60 0,114 0,145 0,186 0,276 0,381 0,540 0,790 1,160 6 8 10 13 15 20 25 32 М18Х 1,5 М20Х 1,5 М22Х 1,5 М24Х 1,5 М30Х2 М36Х2 М42Х2 М52Х2 6 8 10 13 15 20 25 32
В табл. 46 и 47 приведены основные размеры распространенного шарового
соединения трубопроводов (нормали МН 2345-61 и МН2373-61).
46. Размеры в мм шарового соединения трубопроводов
с одним ниппелем
Шифр изде- лия (проход условный Dy) L Li Под ключ Вес в кг Штуцер 1 ввертной (МН 2359-61) Гайка 2 на- кидная (МН 2343-61) Ниппель 3 (МН 2373-61)
S 51
3 49 45 14 14 0,070 3 М12Х 1 3
6 65 60 19 22 0,110 6 М18Х 1,5 6
8 72 66 22 24 0,137 8 М20 X 1,5 8
10 75 69 24 27 0,182 10 М22Х 1,5 10
13 80 72 27 30 0,236 13 М24Х 1,5 13
15 88 79 32 36 0,363 15 МЗОХ 2 15
20 96 86 41 46 0,649 20 М36Х2 20
25 106 95 46 50 0,954 25 М42Х2 25
32 111 100 55 60 1,249 32 М52Х2 32
188
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
47. Размеры в мм шарового соединения трубопроводов
с двумя ниппелями
L
изделия (про- ровный D ) L Под ключ Штуцер 1 проходной (МН 2360-61) Гайка 2 на- кидная (МН 2343-61) Ниппель 3 (МН 2373-61)
га Количество
CQ 1 2 2
3 71 14 14 0,120 3 М12Х 1 3
6 94 19 22 0,164 6 М18Х 1,5 6
8 103 22 24 0,213 8 М20Х 1,5 8
10 107 24 27 0,272 10 М22Х 1,5 10
13 114 27 30 0,377 13 М24Х 1,5 13
15 125 32 36 0,561 15 М30Х2 15
20 137 41 46 1,015 20 М36Х2 20
25 152 46 50 1,250 25 М42Х2 25
32 159 55 60 1,877 32 М52Х2 32
Потери давления в местных сопротивлениях определяют по формуле
ДР = кГ1см2-
Коэффициенты местных сопротивлений даны в табл. 48.
Потери давления для гидравлической аппаратуры приведены в табл. 49.
Для соединения перемещающихся элементов гидроприводов применяют гиб-
кие трубопроводы — рукава (шланги). Конструкция и размеры рукавов высокого
давления (РВД) для рабочего давления до 150 кГ/см? с заделками с внутренними
диаметрами d = 6, 8, 10, 12 и 16 мм выбирают из рис. 39 и данных табл. 50, а кон-
струкция и размеры рукавов высокого давления с заделками с внутренним диа-
метром d = 20 и 25 мм — из рис. 40 и табл. 51.
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
189
Рукава используют при работе с нефтяными маслами в интервале темпе-
ратур масла от —50 до -|-100° С; окружающей среды от —50 до +70° С. В зави-
Рис. 39. Рукав высокого давления с заделками 16X 630, МН 73-59 (а = 16 мм;
L == 630 мм', нормаль МН 73-59):
1 — металлическая оплетка; 2 — рукав; — заделка; 4 — гайка
Рис. 40. Рукав высокого давления с заделками 20x630, МН 73-59 ({/=20 мм\
L=630 мм', нормаль МН 73-59);
1 — металлическая оплетка; 2 — рукав; 3—заделка; 4 — гайка; 5—кольцо;
6 — стопорное кольцо
от потребности рукава
поставляют длиной 400; 450, 500, 550, 600,
симости
650, 700, 750, 800, 900, 1000, 1200,
При расчете динамических процессов
в системах гидроприводов в некоторых
случаях следует учитывать изменение
объема внутренней полости шланга. На
рис. 41 приведены графики изменения
объема шлангов типа РВД в зависимости
от давления.
Потеря давления в рукавах
/ v
Др = у/. —-----—• кГ/см2, ,
1 d 2g
Рис. 41. Изменение объема шлангов
(длиной 1000 мм) типа РВД в зависимо-
сти от давления:
1 — 0 16 X 29,5; 2 — 0 10 X 21,5;
3 — 0'6 X 17,5
где X = 0,011-4-0,317Re~°’4I>
Запорные клапаны предназначены
для сохранения масла в гидравлической
системе при разъединении стальных мас-
лопроводов' и рукавов высокого давления
и предохранения их от загрязнения
(табл. 52).
Запорный клапан состоит из корпуса 6 (фиг. 42), в котором имеются кла-
паны 2 и 4, пружина 5 и крестовина 7. В корпус клапана на резьбе установлен
соединительный штуцер 3 с медной уплотнительной прокладкой 9,
190
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
48. Коэффициенты местных сопротивлений
Местное сопротивление и эскизы Коэффициент местного сопротивления
Вход в трубу. Кромка под углом 90° 5 = 0,5
Вход в трубу. Кромка закругленная =-0,12 а 16 d 5 = 0,1 5 = о,об
е —•»- а° 1 d 5
( Г 60 60 50 0,1 0,25 0,6 0,18 0,13 0,1
ВЛ
петка фи льгпра /у где — сумма площадей отвер F— вся площадь сетки F \2 Sfo’1)’ стий;
Ч’ D d а = 5 = 30° а = 30 -г- 60°
{4 Тз
1,2—2 2—3 3-4 0,80—0,22 0,1 —0,54 0,12—0,55 0,22—0,3 0 32—0,75 0,38—0,8
ря
Ответвления 1 -44 2 44 \h m ео II \ WJ5 4 5 рр
5 = 0,5 5=1,з 5 = 0,05 5 = 0,1
Постепенное сужение где — сопротивление входа в трубу.
1
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
Продолжение табл. 48
Местное сопротивление и эскизы Коэффициент местного сопротивления
Резкий поворот трубы t а° = Ю 5 = 0,04 30 0,17 50 0,4 70 0,7 90 1,12
Диафрагма с утолщенными краями ^- = 0,2 5 = 0,55 0,4 1,0 0,6 3,0 0,8 4,0
1
И1
*
Диафрагма с острыми краями 4— 1=^- 5 а2
Re —2-Ю2 а° = 1,18 5-Ю2 1,19 103 1,15 2-Ю3 1,11 5-Ю3 1,06
Диафрагма с закруглен-
ными краями
5 = (К₽+ О2
и f
— =0,04
d
Р = 0,28
0,08
0,18
0,12
0,1
0,16
0,05
0,2
0,04
192
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Продолжение табл. 48
Местное сопротивление и эскизы Коэффициент местного сопротивления
Колено tf „ / Л ' \\\/ У Л! °
6 = 0,13 0,2 0,14 0,3 0,16 0,4 0,20
Задвижь НИЯ са круглого Н сече- 4=0,1 £ = 98 о,з 10,0 0,5 2,1 0,7 0,44
и р*
Края пробковый (дроссель) а° = 5 £-0,05 15 0,75 25 3,0 35 0,7 55 106
Распределитель в зависи-J -Ц мости от числа поворо-' тов потока жидкости при максимальном сме- щении плунжера 6=2-4
Обратный клапан конусно- тарельчатого типа (без учета усилия возврат- ной пружины) 6=2-3
Самозапирающиеся соеди- нительные муфты 6=1-1,5
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
193
49. Интервал расхода жидкости и потери давления
в гидравлической аппаратуре
Типоразмер Наименование аппаратуры Интервал рас- ходов жидкости в л]мин. Потери давле- ния кГ/см*
Г54-13 Напорный золотник 3 — 35 2,5
Г54-14 » » 3 — 70 1,3
Г-54-15 » » 8—140 3,0
БГ54-13 » > 8 — 35 5,3
БГ54-14 » » 8 — 70 3,5
Г66-23 Напорный золотник с обратным клапаном 3 — 35 2,4
Г66-24 То же 3 — 70 2,5
БГ66-24 » 8 — 35 3,5
БГ66-24 » 8 — 70 3,7
Г51-21 Обратный клапан 8 2,0
Г51-22 » » 18 2,0
Г51-23 » » 35 2,0
Г51-24 » » 70 2,0
Г51-25 » » 140 1,5
Г51-26 » » 280 1,5
Г51-27 » » 560 1,5
Г77-11 Дроссель 12 2,5
Г77-14 » 70 3,5
Г72, Г73-11 Реверсивный золотник 8 2,0
Г72, Г73-12 » » 18 2,0
Г72, Г73-13 » » 35 2,0
Г72, Г73-14 » » 70 2,0
Г72, Г73-16 » » 140 2,0
Г72, Г73-17 » » 280 1,5
Г72, Г73-19 » » 560 1,5
Г74-12, 13, 14, 16 Золотник с ручным управлением 18 —140 3,0
Г71-21 Кран управления 8 1,5
Г74-33, 34 Двухходовой золотник 35—70 2,6
50. Размеры в мм рукавов (РВД) для рабочего давления до 150 кг] см*
Рукав 2 Размеры после обжатия 6
ий диа- :й дна- । под кл Di d2 Минимальный pa днус изгиба в рас чем положении
Внутренн *метр d Наружны метр D S (размер (Допустимое откло- нение 0,5) I h 1г
6 8 18 21 М18х 1,5 22 14,5 16,5 17 19 19,5 21,5 4,1 13,2 15,2 7,3 60 100
10 23 М22Х 1,5 27 18,5 21 23,5 17,2 150
12 25 20,5 23 25,5 18,7
16 29 М27Х 1,5 32 24,5 27 29,5 4,6 20,7 9,3 200
Примечание. Такие рукава, например, с внутренним диаметром
d = 16 мм и.длиной 630 мм обозначают так: рукав 16x 650, МН 73-59.
13 Бородачев и др. 304
194
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
51. Размеры в мм рукавов высокого давления (РВД)
Рукав rfl S Di после обжатия (допустимое отклонение 0,2) Минимальный радиус из- гиба в ра- бочем поло-^ жеиии
^Внутренний диаметр d Наружный диаметр D
20 38 МЗЗХ 1,5 41 38,1 250
25 49 М39Х 1,5 46 49,4 350
Примечание. Такие рукава обозначают, например, так: рукав 20 X 650,
МН 73-59.
52. Техническая характеристика запорных клапанов
Параметры Клапаны
3057-4616320 А60/75-4616320
Пропускная способность в л/мин Условное проходное сечение по вну- треннему диаметру соединяемых масло- 50 75
проводов в мм 12 16
Тип клапана Шариковый
Диаметр шарика в дюймах Размеры резьбы соединительных шту- церов в мм: 21/32
диаметр резьбы 1М20Х 1,5 2М27Х 1,5
длина резьбы (с канавкой) .... 12 18
Угол конуса штуцера в град . . . . Размеры уплотнительных прокладок штуцеров в мм: 74 74
толщина прокладок 2 2
наружный диаметр 26 30
внутренний диаметр Размеры накидной гайки в мм: 20,1 24
диаметр резьбы 2МЗЗХ 1,5 2М39Х2
наружный размер Длина клапана стального маслопро- 39 46
вода в мм Длина клапана рукава высокого давле- 62 - 75
НИЯ в мм Длина двух клапанов, соединенных на- 51 60
кидной гайкой, в мм ......... Вес двух клапанов, соединенных на- 102 121
кидной гайкой, в кг ......... Показатели герметичности для каж- 0,272 0,670
дого запорного клапана в отдельности Показатели герметичности для двух соединенных клапанов при работе гидро- При давлении дизельного масла 135 кГ/см2 в течение 2 мин течь не до- пускается. При испытании клапана дав- лением 0,2 кГ/см2 допускается потение без каплеобразования
системы Показатель работы двух соединенных Подтекание по резьбе при давлении рабочей жидкости от 0 до 135 кГ/см2 ие допускается
запорных клапанов При прямом и обратном направлениях потока через клапаны сопротивления должны быть равны
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПЕРЕДАЧ
195
Со стороны, противоположной корпусу, в отверстии штуцера выполнена ко-
ническая поверхность для упора в нее сферической поверхности ниппеля масло-
провода или рукава высокого давления.
При соединении запорных клапанов корпус 6 клапана маслопровода наде-
вают на корпус / клапана рукава высокого давления. Уплотнение контактных
поверхностей происходит с помощью 0-образного резинового кольца 10.
Рис. 42. Запорный клапан
Для поддержания клапанов в сомкнутом состоянии применяют накидную
гайку 5, которую надевают на запорный клапан рукава высокого давления и на-
винчивают на корпус запорного клапана маслопровода. Чтобы магистраль с та-
кими клапанами могла пропускать масло при работе гидравлической системы,
клапаны соединяются попарно.
Рис. 43. Разрывная муфта с шариковым фиксатором:
/ и Р — штуцеры; 2 — корпус; 3 — замковая пружина; 4 — запорная
втулка; 5 шариковый фиксатор; 6 — кольцо; 7 и 13 — клапаны;
8 корпус клапана; 10 — w^ovi.n.aj\K2L‘t 11 — пружина; 12 и 14 ____________ кре-
стовины; 15 — стопорное кольцо
пппНпа3РЫВНаЯ мУФта предназначена для автоматического разъединения масло-
гпчя^и°9>;И ВЫсокого давления при возникновении на них осевой на-
состо ° Кг' 'ЧРТЫ с различными замками показаны на рис. 43 и 44. Муфта
штшЬИТ И3 ДВУХ зап°рнь1х клапанов, соединенных при помощи шарикового или
способ°ВОГ° Замка' ЛГ-фты различают по размерам в зависимости от пропускной
13*
196
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
В технической характеристике разрывных муфт (табл. 53) параметры для со-
ответствующих запорных клапанов не приведены.
Рис. 44. Разрывная муфта со штифтовым замком:
1 и 9 — штуцеры; 2 — корпус клапана маслопровода; 3 — замковая пружина; 4 — за-
порная втулка; 5 — штифт; 6 — корпус клапана рукава высокого давления; 7 и 13 —
клапаны; 8 — уплотнительное кольцо; 10 — опорное кольцо; 11 — пружина; 12 — кре-
стовина; 14 — вкладыш
53. Техническая характеристика разрывных муфт
Параметры Муфты
1057-4616400 А60/75 2752001
Пропускная способность в л!мин • • Тип замка Разрывное усилие в кГ ....... Габаритные размеры муфт в мм: длина наружный диаметр (по бурту запор- ной втулки) Вес в кг .............. 50 Шариковый 25' 120 41 0,450 75 Штифтовый 25 187 44 0,933
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Гидродинамические передачи разделяют на гидродинамические муфты и
гидродинамические трансформаторы.
Гидродинамическая муфта передает крутящий момент без преобразования
его и состоит из двух рабочих колес, объединенных в одном корпусе.
Уравнение моментов для гидродинамической муфты имеет вид
+ М2 = О,
поэтому ее к. п. д.
я2
Для удобства при рассмотрении характеристик число оборотов ведущего
вала принимаем постоянным.
С увеличением нагрузки «проскальзывание» ведомой части относительно
ведущей увеличивается, и к. п. д., следовательно, уменьшается.
Изменение скольжения при постоянной нагрузке может быть достигнуто
изменением рабочей площади лопастей, поворотом лопастей в меридиональной
* Здесь и далее в выражении потерь и к. п. д. не учитываются потери от трения
в подшипниках, вентиляционные потери и потери в механизмах управления.
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
197
плоскости муфты, изменением расстояния между рабочими колесами и измене-
нием наполнения рабочей полости жидкостью.
Внешняя характеристика гидродинамических муфт
М = yW5nl
где %__коэффициент момента, зависящий от конструкции, скольжения, положе-
ния регулируемых элементов и 'заполнения рабочей полости муфты; D — харак-
терный размер муфты (обычно этим размером является максимальный диаметр
рабочей полости); пг — число оборотов ведущего вала.
Данная зависимость позволяет производить необходимые расчеты по опре-
делению параметров внешних характеристик и размеров геометрических подоб-
ных муфт, для которых зависимость коэффициента момента от указанных величин
известна.
Мощность, передаваемая муфтой
N = туГУ'п3,,
где т — коэффициент мощности, который связан с коэффициентом момента выра-
X
жением т = , если мощность выражена в л. с.
716,2
Внешнюю характеристику совместной работы двигателя и нерегулируемой
гидродинамической муфты определяют следующим способом.
Строят характеристики двигателя и гидродинамической муфты для различ-
ных значений Далее переносят значения моментов двигателя на кривые внеш-
них характеристик муфты для одинаковых значений скоростей вращения вала
двигателя и ведущего вала муфты и получают область работы системы двигатель —
муфта в заданных пределах устойчивой работы двигателя.
Гидродинамический трансформатор отличается от гидродинамической муфты
наличием третьей опоры момента в виде колеса реактора.
Для простейшего гидротрансформатора уравнение моментов будет МгД-
+ М2 + М3 = 0, где к моментам на ведущем Мг и на ведомом М2 валах добав-
ляется момент Л13 на реакторе.
Коэффициент полезного действия трансформатора
где
г] = ki,
ЛД , / . К2
= лд; V = «I
При построении безразмерных характеристик используют,
муфтах, коэффициенты моментов на ведущем и ведомых валах
Му
И ^2 — ....т~~2
yD3n\
как и в гидро-
М,
X, = —тДг
у DM3
Основными параметрами внешних характеристик гидродинамических транс-
форматоров являются коэффициент трансформации на режиме трогания k0,
коэффициент трансформации при максимальном к. п. д. k*, максимальный
к. п. д. г]* и так называемый «коэффициент прозрачности».
п = ^min^
MW’
где Хх ((т;п) коэффициент момента при минимальном значении псрсдстсшгсгс
данномНуча Данном Участке; O'max) — коэффициент момента при imax на
передаточного
198
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
199
Прозрачность гидродинамических трансформаторов может быть прямая,
обратная и смешанная. При прямой прозрачности с увеличением нагрузки на
ведомом валу увеличивается нагрузка и на ведущем. При обратной прозрачности
наблюдается противоположная картина.
При смешанной прозрачности в одной характеристике есть участки прямой
и обратной прозрачности.
В отечественной литературе степень прозрачности оценивают коэффициентом
ц'--- ^10. (Л,]о—-коэффициент момента при режиме трогания; /.1Н— коэф-
Рис. 46. Внешние характеристики гидротрансформаторов (см. рис. 45):
а — ТРЭ-375; б — «Твин-Диск»; в — «Трилок»; г — SRM; д — трехтурбииного
фициент момента на режиме“муфты). При П' > 1,6 — прозрачный трансформа-
тор; 77'= 1—совершенно непрозрачный трансформатор; 77' = 1=1,2 практи-
чески непрозрачный; 77' < 1 обратная прозрачность трансформатора (при
77'^0,9=0,85— обратной прозрачностью можно пренебречь).
В зарубежной литературе прозрачность определяется изменением числа
оборотов вала двигателя, работающего с полной подачей топлива при изменении
нагрузки на валу трансформатора.
В простейшем виде гидродинамический трансформатор состоит из трех ко-
лес — насосного, турбинного и реактора. Такие трансформаторы называются
одноступенчатыми.
Высокий коэффициент трансформации при малых передаточных отношениях
и более широкая зона повышенных значений к. п. д. могут быть получены при
использовании многоступенчатых гидродинамических трансформаторов. В них
турбинные колеса и колеса реактора разделены на несколько ступеней так, что
все колеса турбины соединены между собой и с ведомым валом, а колеса реактора
закреплены неподвижно в корпусе. Для этих же целей применяют принудитель-
ное вращение реактора. На рис. 45 показаны схемы расположения колес, а на
рис. 46 — типичные внешние характеристики трансформаторов.
200
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Рис. 47. Схемы блокируемых гидротрансформа-
торов:
а — с одной и б—двумя фрикционными муфтами
сцепления; 1 — насос; 2—турбина; 3 — реактор;
4 — муфта свободного хода; 5 и 6 — муфты сцеп-
ления
Рис. 48. Внешняя характеристика
блокируемого гидротрансформатора
ЗИЛ-111
Рис. 49. Схемы одноступенчатых комплексных гидротрансформаторов:
а — однореакторный («Волга», «Чайка», «Крайслер-Шторк-флайст», «Форд» и «Шепард
SD-4»); б — двухреакторный (ЗИЛ-111, ГТК-П, «Крайслер-пауэрфлайт», «Аллисон»);
в — пятиколесный («Бюик-дайнафлоу», ЗИЛ); / и Г — основной и вспомогательный
насосы; 2 — турбина; 3 и 3' — первый и второй реакторы; 4 — ведущий вал; 5 — ведомый
вал; 6 — корпус; 7 — обгонная муфта
в)
Рис. 50. Внешние характери-
стики к гидротрансформаторам
(см. рис. 49):
а—«Шепард SD-4»; б—ГТК-П;
в — ЗИЛ ,
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
201
Увеличить к. п. д. в области больших передаточных отношений можно путем
блокирования рабочих колес турбины и насоса или перехода на режим гидро-
муфты. Блокируемые гидротрансформаторы выполняют по двум основным схе-
мам (рис. 47). На рис. 48 дана внешняя характеристика такого гидротрансформа-
тора.
Совмещением свойств гидротрансформатора и гидромуфты достигается более
эффективное изменение к. п. д. с увеличением передаточного отношения. Такие
трансформаторы носят название комплексных и имеют одно или несколько колес
направляющего аппарата, установленных на обгонных муфтах. На рис. 49
даны схемы одноступенчатых комплексных трансформаторов и их характери-
стики на рис. 50.
В гидротрансформаторе принудительное регулирование осуществляют глав-
ным образом изменением скорости ведомого вала. Практическое распространение
получили два способа регулирования: наполнением и поворотными лопатками
в одном из колес (насосного или реактора).
На рис. 51 показан общий вид гидротрансформатора Б-015, применяющийся
на дорожных машинах, внешняя характеристика его дана на рис. 52, а схема
охлаждения — на рис. 53.
Гидротрансформатор Б-015 конструктивно выполнен для установки на
краны К-161 с присоединением к дизелю СМД-14, и с консольным съемом мощ-
ности. Гидротрансформатор имеет модификации Б-017 к дизелю СМД-15 и Б-016
к дизелю Д-48Л, которые отличаются от Б-015 только установочными размерами.
Техническая характеристика гидротрансформатора Б-015
Тип гидротрансформатора...................Непрозрачный, однополост-
ной, трехколесный
Передаваемая мощность при 1700 об/мин
в л. с................................ 60
Наибольший диаметр рабочей камеры в мм 325
Минимальное значение максимального к. п. д. 0,83
Максимальный коэффициент трансформации 2,7
Габаритные размеры в мм:
длина ............................. 625
ширина ............................ 515
высота............................. 600
Вес (сухой) в кг........................ 140
Рабочая жидкость (масло):
летом................................... Индустриальное 20
зимой ..............................Индустриальное 12 (ГОСТ
1837 — 42)
Система питания..........................Принудительная, шесте-
ренчатым насосом НШ-60В
охлаждения рабочей жидкости Циркуляционная в масло-
воздушном радиаторе
Золотник управления ...................... Двухпозиционный
Максимальный расход жидкости в л/мин 75
Рабочее давление в кГ/смР ...................... 8—10
5ПП
4 —
мый
S;
ki
р
о
J4
S;
а:
ь.
ft
S;
й
о
>5
S;
й
Ы
й
в
й
1л
S;
Рис. 51. Общий вид гидротрансформатора Б-015:
иасосиое колесо; 2 — турбинное колесо; реактор;
обгонная муфта; 5 —ведущий вал; 6 — корпус; 7—ведо-
вал; 8 — шкив тормоза; 9 — шестерня привода насоса
системы охлаждения
204
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Гидротрансформатор состоит из следующих основных частей:
а) литого корпуса (с крышкой);
б) ротора гидротрансформатора, состоящего из собственно ротора и насос-
ного колеса. Ротор и насосное колесо образуют ведущую часть гидротрансформа-
тора. На шлицах ротора установлена шестерня. Турбина с диском образует
0 ИШ 300 500 700 900 ИЗО 13001511111700 л об/мин
Рис. 53. Система охлаждения гидротран-
сформатора Б-015:
1 —. бак; 2 — иасос НШ-60В; 3 — слив
из рабочей полости; 4 — слнв из золо-
тника; 5 — гидротрансформатор Б-015;
6 — манометр; 7 — золотиик; 8 — радиатор
или теплообменник; 9 — кран
Рис. 52. Внешняя характеристика гид-
ротрансформатора Б-015
ведомую часть гидротрансформа-
тора. На конце вала устанавлива-
ются тормозной шкив и четырех-
рядная звездочка.
Между ведущей и ведомой частями имеется обгонная муфта, состоящая из
обоймы и звездочки, в пазы которой уложены ролики, поджимаемые пружинами;
в) направляющего аппарата, неподвижно установленного на стакане, ко-
торый зафиксирован от вращения в крышке гидротрансформатора шпонкой.
Золотник управления монтируется отдельно от гидротрансформатора.
Глава V
КАНАТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И УСТРОЙСТВО
СИСТЕМЫ КАНАТНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Канатное управление дорожными машинами — бульдозерами, скреперами —
состоит из тракторных лебедок с рычажным, гидравлическим или пневматическим
управлением, стальных канатов, грузовых и направляющих блоков (рис. 1).
Лебедки тракторные предназначаются для привода канатных систем
управления рабочих органов прицепных и навесных строительных и дорож-
ных машин, агрегатируемых
Лебедки тракторные под-
разделяются (табл. 1):
по роду привода: на пе-
редние, приводимые от ко-
ленчатого вала двигателя
трактора, и задние, приводи-
мые от заднего вала отбора
мощности трансмиссии трак-
тора;
по количеству барабанов:
на однобарабанные, двухба-
рабанные и трехбарабанные;
по конструкции основных
механизмов: на осевые и валь-
ные;
по'размещению барабанов
относительно оси движения
трактора: на продольно-
осевые или продольно-валь-
ные и на поперечно-осевые
или поперечно-вальные.
Лебедка тракторная со-
с гусеничными и колесными тракторами.
9
нат; 8 — приемные блоки прицепной машины;
9 — несущая обойма полиспаста; 10 — клиновое
крепление каната; 11 — канатный полиспаст;
12 — подвижная обойма полиспаста; 13 — лебедка
стоит из редуктора, приво-
димого соединительным валом от вала двигателя или от вала отбора мощности;
фрикционной муфты (или муфт по числу барабанов), включающей барабан
для намотки ведущей ветви каната; барабана с ленточным тормозом, служащим
для остановки барабана при достижении необходимой высоты подъема или хода
перемещения рабочего органа; механизмов управления фрикционной муфтой
и тормозом.
Для направления каната от барабана в блочную систему полиспаста служат
дополнительные направляющие устройства лебедки.
Ведущую часть фрикционной муфты обычно изготовляют в виде усеченного
конуса и облицовывают специальным материалом с высоким коэффициентом
трения. Облицовку выполняют либо в виде сегментных конических пластинок,
либо цельнопрессованной конической обечайки и приклепывают к ведущей части
фрикционной муфты заклепками или приклеивают.
206
КАНАТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
1. Характеристики отечественных тракторных лебедок
Показатель Лебедки однобара- банные Лебедки двухбара- банные
Продоль- но-осевая Д-269 Продоль- но-валь- ная Д-499 Продоль- но-осевая Д-148 Попереч- но-валь- ная Д-323
Тип фрикционной муфты Одноко- Двухко- Одноко- Двухко-
нусная нусная нусная нусная
» ленточного тормоза Блокируемый
» привода От заднего вала отбора мощности
трактора
Размеры барабана в мм-.
диаметр 216 270 216 270
длина 96 120 150 120
Канатоемкость в м. 40 27 70 27
Число слоев намотки 5 3 6 3
Скорость каната на первом слое
в м}сек ............... 1,75 1,11 1,66 1,3
Тяговое усилие каната на первом слое
в кГ ................. 2300 2000 2300 2000
Скорость вращения барабана в об]м,и.н
(при 1050 об!м.ин вала отбора мощности
трактора) 145 82 138 88
Диаметр каната в мм ....... 13—14 13—14 13—14 13—14
Вес лебедки в кг 350 400 750 750
Габаритные размеры лебедки в мм:
длина 707 670 770 750
ширина 660 740 1100 1090
высота 710 880 1450 1050
Направляющее устройство каната Направляющий Флюгер- Верти-
блок ные кальные
блоки ролики
Ручной механизм управления лебедки Однорычажный Двухрычажный
Ведомая часть фрикционной муфты присоединяется к реборде барабана или
отливается вместе с ним. Коническая рабочая поверхность ведомой части муфты
должна быть тщательно обработана.
Тормозная лента обычной конструкции выполняется с углом обхвата шкива
340—350°. Один конец ленты жестко закрепляется несущими деталями на кор-
пусе редуктора, а другой — является подвижным и шарнирно присоединяется
к рычажно-звеньевому механизму управления.
В зависимости от конструкции лебедки зубчатые передачи ее редуктора вы-
полняют цилиндрическими или коническими.
У лебедок осевой конструкции шкив ленточного тормоза размещают на
реборде барабана, на которой размещена ведомая часть муфты, либо на реборде
другой его стороны, противоположной ведомой части муфты. В первом случае
зона нагрева элементов муфты и тормоза сосредоточена в ограниченном объеме
металла и условия отвода тепла ухудшаются по сравнению с размещением ведомой
части муфты и шкива тормоза на разных (противоположных) ребордах барабана.
Регулирование исходного для включения положения ведомой и ведущей
частей фрикционной муфты лебедок осевой конструкции осуществляется подачей
в нужную сторону оси барабана, для чего ее освобождают и поворачивают отно-
сительно включающей втулки.
При малом зазоре не исключен частичный точечный контакт (прихватывание)
фрикционных поверхностей в выключенном положении, что обычно приводит
к повышенному нагреву муфты.
Регулирование тормозного момента ленты осуществляют изменением нагрузки
тормозной пружины при помощи натяжных винтовых механизмов.
КЛАССИФИКАЦИЯ И УСТРОЙСТВО КАНАТНОГО УПРАВЛЕНИЯ
207
У лебедок вальной конструкции (рис. 2) барабан закрепляется на валу,
смонтированном в корпусе на подшипниках качения, а момент от фрикционной
муфты передается барабану через систему зубчатых передач и валов. Шкив лен-
точного тормоза выполнен как одно целое с барабаном, но может быть разъемным
и съемным. Фрикционная муфта и тормоз размещены на разных валах, что улуч-
шает условия нагрева и теплоотдачи в окружающую среду. Регулирование тор-
моза и фрикционной муфты выполняется винтовыми механизмами.
Фрикционные элементы муфты либо многодисковые, либо одно- или двух-
конусные.
У передних и задних однобарабанных лебедок для привода канатных систем
навесных орудий — бульдозеров, корчевателей и т. д. — в качестве направляю-
щего устройства служат комбинации неподвижных и флюгерных блоков или
только неподвижных направляющих блоков.
Рис. 2. Схема вальной лебедки:
1 — соединительный вал; 2 — компенсирующее соединение; 3,4 — конические шестерни
редуктора; 5 —• вал фрикционов; 6,8 — цилиндрические шестерни редуктора; 7 — фрик-
ционные муфты; 9 — барабаны; 10 — вал; 11 — ленточные тормоза; 12 — направляющие
ролики (стрелкой показана ось движения трактора)
У задних одно- и двухбарабанных лебедок для привода канатных систем
прицепных скреперов, рыхлителей и кранов направляющее устройство должно
обеспечивать передачу канатами мощности от лебедки к канатной системе при
совмещенных поворотах трактора относительно буксируемой машины в плане
и в продольной вертикальной плоскости, а также при боковых кренах трактора
и буксируемой машины. Углы поворота в плане достигают ±90°, углы поворотов
в продольной плоскости ±30°, углы боковых кренов ±15° или 30° для трактора
относительно прицепной машины или наоборот.
У задних продольно-осевых и продольно-вальных лебедок направляющее
устройство для одного каната состоит из двух флюгерных блоков, из которых
верхний способствует слойной намотке каната на барабан, а нижний направляет
канат в систему управления прицепной машины.
У задних поперечно-вальных и поперечно-осевых лебедок в качестве направ-
ляющего устройства обычно применяют парные ролики, устанавливаемые сзади
барабана лебедки (рис. 2); канат проходит между роликами и при повороте в плане
контактирует с внутренним (по ходу поворота) роликом, огибает его и направ-
ляется в канатную систему буксируемой машины; при этом ролик вращается на
своей оси за счет трения каната об обечайку. Длину ролика выбирают соответ-
ственно углам поворотов в продольной плоскости движения трактора и буксируе-
мой им машины.
208
канатное управление
У задних поперечно-вальных и поперечно-осевых лебедок для направления
каната могут быть использованы парные флюгерные блоки вместо направляющих
роликов.
У задних продольно-осевых и продольно-вальных лебедок применение
парных вертикальных роликов вместо флюгерных блоков недопустимо.
Для приема каната в систему управления на хоботе тяговой рамы прицепной
машины обычно устанавливают один флюгерный блок в комбинации с неподвиж-
Рис. 3. Механизм управления лебедки:
I — опускание груза; II — нейтральное положение; III — подъем груза. I — рычаг
управления; 2 — рычаг тормоза; 3 — двуплечий рычаг; 4 — зажимные болты; 5 —
ведущий рычаг фрикциона; 6 — тяга; 7 — ведомый рычаг фрикциона; 8 — втулка фрик-
циона; 9 — тормозной шкив; 10 и 11 — серьги тормозной ленты; 12 — пружина тормоза;
13 — вал тормоза
ным направляющим блоком. Возможно также применение парных направляющих
роликов, направляющего блока вместо флюгерного и направляющего блока для
приемного устройства прицепной машины.
При наличии на тракторе компрессора и ресивера для сжатого воздуха при-
меняют пневматическую систему управления лебедками, а при отсутствии —
ручное управление.
Лебедки отечественной конструкции обеспечивают при помощи блокирую-
щего устройства три положения муфт и тормозов (рис. 3).
При пневматическом управлении лебедкой применяются пневматические
камеры с эластичными диафрагмами, подобные тормозным камерам автомобилей.
Для управления одним барабаном служат две камеры: одна шарнирно соединяется
с рычагом 2 тормоза, а другая — с рычагом 1, который соответственно укора-
чивают и выносят из кабины на лебедку. Выполняемая рычагом 3 блокировка
переключений фрикциона и тормоза заменяется воздушной, осуществляемой
с помощью воздухораспределителя, соединяемого с камерами.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ЛЕБЕДОК.
209
При ручном управлении ход рычага 1 допускают до 300—400 мм на сторону,
усилие на головке рычага — не более 11 кГ. Соответственно указанным величи-
нам подбирают передаточные числа и размеры рычажных систем ручного управле-
ния лебедкой. При пневматическом управлении давление воздуха в сети прини-
мают 4—7 кг!см2, соответственно чему выбирают диаметры диафрагм переключаю-
щих камер. Скорость воздуха в сети допускается
диаметры сечений воздухопроводов.
Ручное пневматическое управление лебедок
одно- или двухбарабанных, продольно-осевых
или поперечно-вальных аналогичны.
Направляющие канат флюгерные блоки
(рис. 4) обычно монтируются на отдельных
стойках, присоединяемых к корпусу лебедки.
Блок монтируется на оси, закрепленной во
флюгерной обойме, которая установлена на стой-
ке и поворачивается на подшипниках качения.
Ось поворота обоймы должна совпадать с осью
ветви каната.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА
ЛЕБЕДОК
Для расчета лебедок исходными данными
до 40 м/сек, что определяет
служат тяговое усилие и скорость каната, опре-
деляемые из нагрузки и кратности полиспаста
рабочего органа и по заданной скорости его
подъема или передвижения. Из этих данных
последовательно определяются размеры, на-
грузка и другие показатели для барабана,
фрикционной муфты, тормоза и затем редуктор-
ной части лебедки.
Рис. 4. Флюгерные блоки ле-
бедки:
1 — верхняя обойма с блоком;
2 — стойка; 3 — нижняя обойма
с блоком; 4 — ось поворотов
флюгерных обойм; 5 — канат от
барабана лебедки; 6 — канат
к скреперу
Тяговое усилие каната при неподвижно висящем на полиспасте грузе
т - 4(Q+кг'
где С— число ветвей (кратность) полиспаста, на котором висит подвижная обойма,
несущая груз; Q — груз в кг, равный нагрузке, приходящейся от веса управляе-
мого рабочего органа на подвижную обойму полиспаста; q — вес в кг подвижной
обоймы полиспаста; ввиду малости величин q по сравнению с Q его обычно в рас-
чете не учитывают.
Для рабочих органов, движущихся по горизонтальным или близким к го-
ризонтальным направляющим с обратным ходом за счет энергии пружин, опре-
деление Т производят по приведенной формуле, принимая при этом, что:
Q — равно сумме всех сопротивлений движению рабочего органа, отнесен-
ной к оси действия полиспаста;
q — реактивному сопротивлению пружины, деформируемой при рабочем
ходе рабочего органа, отнесенному к оси действия полиспаста.
Следует определить наибольшее значение Q + q на протяжении всего хода
рабочего органа.
При движущемся рабочем органе усилие только ветви И (см. рис. 1) будет
равно Т, а усилие для каждой последующей ветви увеличивается от сопротивле-
ния блока:
14
'Бородачев и др. 304
210
КАНАТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
где 1] — к. п. д. одиночного блока, равный обычно 0,94—0,96 и зависящий от
конструкции узла подшипников качения блоков, качества его сборки, конструк-
ции обоймы, своевременности очистки от грязи и смазки блочного узла и некото-
рых других факторов.
В общем случае для блочной системы, состоящей из п блоков, к. п, д. системы:
Тяговое усилие ветви каната, наматываемой на барабан:
Т^ТП^“Г-
Канат для работы с тяговым усилием Тб выбирают из ГОСТа по разрывному
усилию Sp, определяемому по формуле
Sp = Tglt,
где k — коэффициент запаса прочности каната, рекомендуемый >7, исходя из
опыта эксплуатации землеройно-транспортных машин — скреперов и бульдо-
зеров.
По ГОСТу подбирают диаметр dK каната с сопротивлением разрыву, рав-
ным Sp или несколько большим.
Диаметр барабана лебедки или блока канатной системы определяют из соот-
ношения
—4— = т>
ак
где Do — расчетный диаметр барабана или блока, измеряемый по оси каната,
намотанного на барабан или блок; т= 184-22 — эмпирический коэффициент.
Чем больше т, тем меньше изгибающие напряжения в канате и тем больше
его долговечность. Но увеличение т связано с увеличением размеров и веса узлов
лебедки и блочной системы. Удовлетворительные результаты достигаются при
т = 20.
Диаметр тела барабана или блока Dg = Do — dK (в сантиметрах или милли-
метрах).
Линейная скорость намотки каната на барабан (в первом слое)
vo = vpi м/сек,
где vp — рабочая скорость подвижной обоймы полиспаста (определяют кинема-
тически из скоростей движения рабочих органов, обычно 0,1—0,5 м/сек)-, i —
кратность полиспастов землеройно-транспортных машин (принимают равной 2—8,
редко больше; обычно меньшему значению i соответствует большая vp и наоборот).
Для первого слоя намотки скорость v0 каната принимают в пределах 1,0—
1,8 м/сек.
Для тракторных лебедок применяют гладкие барабаны и намотку в один-два
и реже в три слоя. Следует учитывать увеличение скорости каната в зависимости
от слойности его намотки при постоянном числе оборотов барабана:
6(Н ,,
По = --774-,—7~Т- об MUH.
л(Рб^ dK)
Скорость каната в зависимости от слоя намотки:
во втором слое
л (Об Т- ,
------60----~ М/СеК’
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ЛЕБЕДОК
211
в третьем слое
л (£>л + 5dK) ,
vs =-------go--- м/сек и т. д.
Канатоемкость барабана L = U (/ — полный ход подвижной обоймы поли-
спаста; i — кратность полиспаста).
Длину барабана (расстояние между его ребордами) определяют из условия
намотки длины каната в один-два или более слоев с добавлением в первом слое
1,5—2 запасных витков; при этом учитывают зазор между смежными витками
слоя, принимаемый (0,05-1-0,1) dK.
Крутящий момент на барабане:
Мб=Тб-^- кГ-см.
При Mg = const тяговое усилие каната изменяется в зависимости от слоя
намотки:
во втором слое
„ _ 2Мб г
G~~ D6 + 3dK К‘ ’
в третьем слое
„ 2Мб
1 = —----;-кГ И т. д.
63 D6 + 5dK
Крутящий момент на фрикционной муфте, если муфта размещена на одной
оси с барабаном
Мф — Mg кГ-см,
где т]б — к- п. Д- барабана (0,95—0,97); если муфта размещена не на одном валу
с барабаном, то
1
М, = Мл—— ----- кГ-см,
Ф 6 1ф^ф
где 1ф — передаточное число зубчатых или других механических передач между
валом барабана и валом муфты; Т|ф — к. п. д. передачи между валами барабана
и муфты.
Мощность, потребляемая барабаном,
_ Тбу0
7М]б
Мощность, потребляемая лебедкой при работе одного барабана:
К' = — л. с.
л. с.
где т]с — суммарный к. п. д. всех механических передач между барабаном и валом
отбора мощности.
Крутящий момент на валу отбора мощности:
М'
Мв. о. м = 71 620---- кГ-см,
Па. о. м
14*
212
КАНАТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
где пв. о. м ~ число оборотов вала отбора мощности в минуту. Одновременное
включение двух барабанов лебедки обычно не производится. Если по условиям
работы это необходимо, то в расчет редуктора лебедки следует включать удвоен-
ные значения и Мв 0 м.
Полное передаточное число редуктора ic = Пв' °'-- .
Пб
Расчет прочности зубчатых передач, подшипников, осей и валов лебедок
следует производить по обычным правилам и формулам, применяемым в машино-
строении; при этом следует учитывать напряженность режима работы лебедок
(частота включений 250—350 1/ч, продолжительность включений 6—12%).
Расчет фрикционных муфт осуществляют по моменту с коэффициентом
запаса кф= 1,15-4-1,25 и по коэффициенту сухого трения асбобакелитовых на-
кладок по чугуну, и. = 0,35 при нагреве металла ведомой и ведущей частей муфты
до t = +304-50° С; ц уменьшается с увеличением нагрева и при t— +160°,
и, = 0,15, что свидетельствует о необходимости охлаждения деталей муфт.
Для многодисковых муфт, работающих в масляной ванне, принимают р, =
= 0,034-0,08 для стали по стали (диски каленые и шлифованные) и и, = 0,074-
0,10 для металлокерамики по стальным (каленым и шлифованным) дискам.
Расчетный момент фрикционной муфты
Мфр = кфМф кГ-см.
Окружное усилие на фрикционных поверхностях
р . Мфр г
Ро = ~б— кГ>
Кер
гДе Rep — расчетный средний радиус трущихся поверхностей, равный среднему
арифметическому из наибольшего и наименьшего радиусов фрикционной накладки.
Нормальное давление Рдг между фрикционными накладками и осевая
сила Ра для создания нормального давления связаны между собой зависимостями:
для многодисковых муфт
pN=pa = Ajl. кГ
пд]х
где rig — число трущихся поверхностей муфты;
для одноконусных муфт
р Р° р. р р sin (х _
Pn = кГ, Ра ~ "о —~— кГ,
где а — угол образующей конуса в град',
для двухконусных муфт
р Ро р о D Sin Ct
Pn = ^KF’ Ра-Ро-^кГ.
Обычно принимают а = 124- 14°, так как при а < 11° 30' происходит эффект
«завинчивания» конических поверхностей, затрудняющий выключение муфты.
При определении полной силы, необходимой для включения муфты, надо учи-
тывать все силы сопротивления от трения деталей в последней стадии включения,
когда муфта передает почти 100% расчетного крутящего момента Мфр.
В общем случае полная осевая сила включения муфты
Р = Ра + Р'а “ Ра-
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛД РАСЧЕТА ЛЕБЕДОК
213
Для многодисковой муфты: Ра см. на стр. 212;
- f
Ра = Мфр-~- кГ — сила трения на внешних шлицах дисков; Ра =
f
= Мфр = -у- кГ — сила трения на внутренних шлицах дисков, где R и г —
средние радиусы (в см) внешнйх и внутренних шлицев фрикционных дисков;
f = 0,08—0,15 — коэффициент трения в шлицах дисков, зависящий от чис-
тоты обработки и" качества смазки.
Для одноконусной муфты: Ра см. на стр. 212;
, f
Ра — Мфр-у-кГ — сила трения в шлицах или на шпонке вала подвижной
части муфты; г — средний радиус шлицев или шпонки; Ра = cos а кГ —
проекции силы трения конических фрикционных поверхностей на ось муфты.
Для двухконусной муфты: Ра см. на стр. 212;
r f
Ра = Мфр — кГ — сила трения в шлицах или на шпонке вала подвижной
части муфты; г — средний радиус шлицев или шпонки; р"а = 2Рд,р. cos а кГ —•
проекция сил трения двух конических фрикционных поверхностей на ось муфты.
При включении муфт винтовым механизмом должен учитываться к. п. д.
винтовой пары
— а'
- tg (а' + <р) ’
где а' — угол наклона нарезки винтовой пары; ср — угол трения поверхностей
винтовой пары, определяемый из tg ср = f = 0,084-0,15 (см. стр. 213).
При включении конических муфт лебедок осевой конструкции сила Ра = 0,
так как отсутствуют шлицы или шпонка на подвижной части муфты.
Должно быть проверено удельное давление на фрикционных элементах
муфты
Ру = кГ/см2,
а р
где F — площадь кольцевой или конической поверхности фрикционной накладки
муфты в см2.
Современные фрикционные материалы допускают удельное давление до
15 кГ/см2', удовлетворительные результаты по нагреву и износу достигаются при
Ру-- 7-4-9 кГ/см2 и хорошие результаты при ру= 24-4 кГ/см2 при указанных
выше частоте и продолжительности включений.
Момент, действующий на тормозе,
= Му'Цу кГ-см.
Тормоз рассчитывается по моменту Мт с коэффициентом запаса km~ 1,254-
1,75.
Расчетный момент:
Мт. р = кГ'СМ.
Окружное тормозящее усилие:
Л4 тп
Рт — j = (Тт — ?т) КР>
~TDm
где Dm — диаметр тормозного шкива в см.
214
КАНАТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
Усилия Тпи tm определяются формулами
Тт
Рще^а
е»а" - 1
кГ
и tm
Р т
е*а -1
кГ,
е = 2,718 — основание натуральных логарифмов; р, = 0,35 — коэффициент тре-
ния фрикционных поверхностей; а" = 340-4-350° — угол обхвата шкива тормоз-
ной лентой.
По усилию Тт конструируют и рассчитывают детали крепления неподвиж-
ного конца тормозной ленты.
По усилию tm конструируют и рассчитывают механизм натяжения подвиж-
ного конца тормозной ленты и тормозную пружину.
Удельное давление фрикционных поверхностей тормоза:
__ 27щ 2
Ру. т — ~р. Б /СМ »
где В — ширина тормозной ленты.
Современные тормоза тракторных лебедок удовлетворительно работают при
давлении Ру.т= 94-13 кГ/см?.
Рычажно-звеньевой механизм выключения и включения лебедки проектируют
с учетом одновременного воздействия на муфту и тормоз (блокировка) и рассчи-
тывают на усилия, преодолевающие сопротивления муфты и пружины тормоза
при одновременных переключениях. Исходными данными служат:
при выключении тормоза радиальный зазор между лентой и шкивом, равный
1—2 мм (чтобы исключить «прихватывание»);
при выключении муфты и при заторможенном барабане радиальный зазор
между коническими поверхностями должен быть 0,5—1 мм, а осевой зазор между
поверхностями дисков не менее 0,25 мм (чтобы исключить «прихватывание»);
при выключении тормоза для опускания рабочего органа указанные зазоры
фрикционных элементов муфт могут неограниченно увеличиваться в случае бло-
кируемых муфт и тормозов.
Передаточное число переключающего механизма должно быть выбрано так,
чтобы усилие на рукояти было не более 11 кГ, а ход — не более 400 мм-, при этом
учитывают к. п. д. рычажно-звеньевого механизма, соответствующий его кон-
струкции.
Глава VI
ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Ходовое оборудование является механизмом, с помощью которого обеспечи-
вается передвижение машин, а в ряде случаев выполнение рабочего процесса.
Ходовое оборудование должно обеспечивать высокие тяговые качества ма-
шины в тяжелых дорожных условиях, а также движение на повышенных транс-
портных скоростях.
По конструкции ходовое оборудование подразделяется на два основных
вида — гусеничное и колесное.
Гусеничное оборудование применяется, главным образом, на экскаваторах
и тракторах, которые являются базовыми машинами для различной дорожно-
строительной техники. Оно обеспечивает высокие тяговые качества машинам,
однако низкие транспортные скорости, большой вес, быстрый износ и высокая
стоимость являются главными недостатками этого оборудования.
Колесное ходовое оборудование получило широкое распространение на
строительных и дорожных машинах.
Самоходные колесные строительные и дорожные машины в нормальных усло-
виях эксплуатации по своим тяговым качествам приближаются к гусеничным,
а по скоростям движения значительно их превосходят.
Преимуществом таких машин также является меньшая металлоемкость и
больший срок службы ходовой части.
Гусеничный ход. Вопросы расчета и конструирования гусеничного ходового
оборудования широко рассмотрены в специальной литературе по гусеничным трак-
торам и другим машинам на гусеничном ходу. Учитывая также, что этот вид
ходового оборудования в дорожных машинах (кроме навесного и прицепного
оборудования на гусеничных тракторах) применяется мало, здесь приведены
только некоторые сведения по коэффициенту сопротивления движению гусенич-
ного хода f и по коэффициенту сцепления гусеничного хода <р.
Коэффициент сопротивления движению гусеничного хода с грунтозацепами
определяется по формуле
<s-«’+s"s!>'
где Wf — сила сопротивления движению машины на гусеничном ходу; G — вес
машины на гусеничном ходу; Сх — коэффициент полной деформации грунта;
п — число гусениц; L — длина гусеницы; Se — площадь торцов грунтозацепов,
находящихся в контакте с грунтом; Н — глубина колеи; Sm —• площадь поверх-
ности впадин гусеницы, находящейся в контакте с грунтом; h — высота грунто-
зацепов.
Значение коэффициента f в зависимости от состояния грунта:
Накатанная грунтовая дорога...................... 0,06
Слежавшийся рыхлый грунт......................... 0,08
Влажный песок.................................... 0,12
Рыхлый грунт..................................... 0,10
Коэффициент сцепления гусеничного движителя:
„ = _ TVax+Pf
Т R 7?
216
ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ МАШИН
где ?кта — максимальная окружная сила, определяемая условиями сцепления
гусеничного движителя с грунтом; R — нормальная реакция грунта на гусенич-
ный движитель; Tmsx — максимальная сила тяги по сцеплению; Pf — сила
сопротивления движению.
Значение коэффициента <р в зависимости от состояния грунта:
Сухая грунтовая дорога .............................. 1,0
Свежевспаханный грунт................................ 0,7
Слежавшаяся пахота................................... 0,6
Песок влажный ....................................... 0,5
Песок сухой.......................................... 0,4
Силы, действующие на колесо при качении. На современных дорожных маши-
нах применяются в основном колеса с пневматическими шинами.
К основным параметрам колеса с пневматической шиной относят (рис. 1)
радиус колеса г, ширину профиля шины В, давление воздуха в шине pw, нор-
мальную деформацию шины X, статический радиус гст, вертикальную нагрузку
на колесо GK и рисунок протектора.
а) б)
Рис. 2. Схема сил, действующих на колеса:
а — ведомое; б — ведущее
Качение ведомого колеса, нагруженного вертикальной силой GK, происходит
под действием силы Pf, приложенной к его оси (рис. 2, а). Принимаем, что сила Pf
направлена параллельно поверхности качения, а движение колеса равномерное.
На участке контакта возникают элементарные реактивные силы, которые
дают равнодействующую N.
Из условия равновесия колеса —
Pf=R~~,
Т с
где а — коэффициент трения второго рода (трения качению); гс — силовой радиус.
Отношение — = f принято называть коэффициентом сопротивления качению.
Г с
ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ МАШИН
217
Поскольку 7? = GK, получим
Pf = GJ.
При качении ведущего колеса (рис. 2, б) на ось действуют вертикальная
нагрузка GK и реакция от рамы землеройной машины FK.
Для качения колеса к нетуу необходимо подвести крутящий момент Мк.
В контакте шины с опорной поверхностью возникает равнодействующая N. Раз-
ложив эту равнодействующую по двум направлениям — вертикальному и гори-
зонтальному, получим составляющие R и Т.
Из условия равновесия
Л'Д = Тгс -ф- Ра,
где гс — силовой радиус; а — коэффициент трения второго рода (трения качения).
Разделив это равенство на гс, получим
= Т + R-.
гс гс
Отношение = Рк является окружной силой ведущего колеса, а отно-
се
шение — = f, как и прежде, представляет собой коэффициент сопротивления
г с
качению. Так как Т = FK и R = GK, то
Рк ~ Т 4* GKf
или
Рк = Т + Pf,
где Pf — сила сопротивления качению.
Сопротивление колес качению. Сопротивление качению колес машины зави-
сит от их расположения.
На рис. 3 показаны основные варианты колесных схем землеройных машин.
Для оценки влияния компоновки колес на сопротивление движению землеройных
машин удобно пользоваться средним коэффициентом сопротивления качению fcp:
fiRi + hRz + fsRs _ fiRi + + fsRs
Ri + Rz + Rs SR
где flt Rt; f2, R2 и f3, P?3 — коэффициенты сопротивления качению и нормальные
реакции грунта на колеса; Rt -ф- р2 -ф- R3 = SR — суммарная нормальная реак-
ция грунта на все колеса землеройной машины.
При движении землеройной машины по грунтовой поверхности, свойства
которой не изменяются при проезде колес, Д = f2 = f3 = f.
На деформируемых грунтах схемы оказывают существенное влияние на вели-
чину fcp.
Если ходовая часть землеройной машины выполнена по схеме рис. 3, а,
то каждое колесо при движении прокладывает свою собственную колею, и поэтому
коэффициенты сопротивления качению всех колес будут одинаковы. Следова-
тельно, в данном случае fcp = fv По схеме на рис. 3, б задние колеса землеройной
машины движутся по готовой колее, в результате чего f2 < fv У землеройных
машин с ходовой частью (рис. 3, в) fs<Z fi, схема на рис. 3, г занимает про-
межуточное положение между схемами на рис. 3, а и б.
218
ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Рис. 3. Варианты колесных схем землеройных машин
Сцепные качества колесного движителя. Для полной характеристики
сцепных качеств колесного движителя необходимо знать коэффициент сцеп-
ления пневматической шины с поверхностью качения и кривую буксования.
Коэффициент сцепления (табл. 1) пред-
ставляет собой отношение максимальной
окружной силы, определяемой условиями
Рис. 4. Кривые буксования колесного движителя
на плотном грунте (цифрами 1, 2, 3 и 4 обозна-
чены кривые, соответствующие давлению воздуха
в шинах 2; 1,5; 1,0 и 0,7 кГ/см2)
1. Коэффициенты сцепления
и сопротивления качению
колесного движителя
Давление воздуха в кГ/см2 Состояние грунта Коэффициент сцепления Коэффициент сопротивле- ния каче- нию
0,7 Рыхлый Плотный 1,00 1,00 0,110 0,065
2,0 Рыхлый Плотный 0,85 0,91 0,135 0,050
5,0 Рыхлый Плотный 0,75 0,80 0,175 0,070
сцепления шины колесного движителя с поверхностью качения к нормаль-
ной реакции грунта на колесный движитель
Рк max _ Tmax + Pf
Р Р Р '
Кривая буксования дает представление о зависимости величины буксования
шины колесного движителя от окружной силы или силы тяги (рис. 4). Для по-
строения этой кривой можно пользоваться эмпирической формулой
где Рк — окружная сила, которой соответствует величина буксования 6К; Р —
нормальная реакция грунта на колесо; А, В, п — коэффициенты, зависящие
от типа шин, давления воздуха и грунтовых условий (их значения приведены
в табл. 2).
ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ МАШИН
219
2. Значения коэффициентов А, В, п
Тип шин Состояние грунта Давление воздуха в шине в кГ/см.2
0,7 1,0 1,5
А В п А В А В п
С регулируемым давлением Рыхлый Плотный 0,12 0,1 0,88 0,9 6 8 0,12 0,1 1,37 1,25 6 8 0,12 0,1 1,92 1,61 6 8
Низкого давле- ния Рыхлый Плотный — — — — — — — — —
Арочные Рыхлый Плотный — — — — — — 0,2 1,18 1,9 1,95 6 8
Тип шин Состояние грунта Давление воздуха в шине в кГ/см.2
2,0 5.0
А В п А В п
С регулируемым давлением Рыхлый Плотный 0,12 0,1 2,38 1,98 6 8 — — —
Низкого давле- ния Рыхлый Плотный — — 0,2 0,18 4,77 5,1 6 8
Арочные Рыхлый Плотный — — — —
Для определения величины коэффициента сцепления необходимо принять
6К = 1, рассчитать значения Рк=: Рктах> а затем вычислить <р по формуле
Рк
Ф = —
А
Выбор шин. Тяговые качества, экономичность расхода топлива и устойчи-
вость землеройных машин в значительной степени зависят от конструкции пневма-
тических шин. При проектировании этих машин необходимо подбирать шины
таких размеров, типов и моделей, которые имели бы в совокупности наиболее
высокие эксплуатационные качества.
Пневматические шины с регулируемым давлением позволяют при работе
в тяжелых грунтовых условиях снижать давление воздуха до 0,5—0,7 кГ/см?
и за счет этого повышать тяговые качества землеройных машин, а при работе на
плотных грунтовых поверхностях вновь доводить давление до номинального
2,0—2,5 кГ/см? в целях уменьшения расхода топлива и увеличения срока службы
шин. Эффективность работы пневматических шин зависит от их конструкции
и от рисунка протектора.
На землеройных машинах наиболее целесообразно применять шины с направ-
ленным рисунком протектора типа «косая елка» или «ребристый». Протектор
с таким рисунком повышает сцепные и тяговые качества шин.
Грунтозацепы таких шин обычно расположены под углом 45°, что обеспечи-
вает достаточно высокое поперечное сцепление. Это важно для авто грейдеров,
при работе которых возникают значительные поперечные нагрузки.
220
ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Шины с рисунком протектора «косая елка» должны работать только при опре-
деленном направлении вращения колеса, совпадающим с направлением рисунка.
В противном случае грунт запрессовывается в пространство между грунтозаце-
пами, что снижает условие самоочищаемости. По этой причине при движении зем-
леройных машин задним ходом эти шины работают хуже.
Шины с рисунком протектора «косая елка» наиболее полно отвечают требо-
ваниям тягового режима работы землеройных машин, однако при работе на высо-
ких транспортных скоростях, отсутствие центрального пояса вызывает вибра-
цию при движении по дорогам, что приводит к быстрому износу шин и отри-
цательно сказывается на работе самоходной землеройной машины. Вследствие
этого появились шины, у которых грунтозацепы перекрывают центральную
часть протектора. Такой рисунок протектора при незначительном снижении
сцепных качеств шин увеличивает их долговечность и улучшает условия работы
машин на дорогах.
Хорошие результаты показывают шины с рисунком протектора «расчленен-
ная елка». У таких шин грунтозацепы разделены на отдельные части узкими па-
зами. Благодаря этому повышается эластичность шин, уменьшаются потери энер-
гии на гистерезисные явления и повышается срок службы.
Весьма важным показателем рисунка протектора шины является степень
его насыщенности, которая определяется коэффициентом kH, равным отношению
площади, занимаемой выступами, ко всей площади контакта. Для современных
шин с регулируемым давлением kH = 354-45%.
При работе на деформируемых грунтах уменьшение kK приводит к увеличе-
нию напряжения на опорной поверхности грунтозацепов. В результате грунто-
зацепы в большей степени погружаются в грунт, что увеличивает сцепление
шины. Однако повышенное контактное напряжение приводит к быстрому износу
грунтозацепов, особенно при работе на плотных грунтах и дорогах. В связи с этим
у шин, предназначенных для работы на твердых покрытиях, kH выбираются выше.
Для выбора размеров шин необходимо придерживаться следующих основных
рекомендаций. Основой для выбора размеров шин является вертикальная на-
грузка на колесо или равная ей по величине, но противоположная по направлению
нормальная реакция грунта. Располагая основными параметрами землеройной
машины, необходимо определить нагрузки на колеса в статическом состоянии.
Выбор шин следует производить по наиболее нагруженным колесам землерой-
ной машины, чтобы расчетная нагрузка, по которой подбирается шина, была
на 10—20% больше действительной нагрузки.
В целях унификации и облегчения технической эксплуатации землеройных
машин целесообразно на все колеса устанавливать шины одного типоразмера.
Технические характеристики шин приведены в гл. XXV, табл. 10, 11, а
ориентировочные размеры шин для скреперов и авто.грейдеров в зависимости
от емкости ковша скрепера и веса авто грейдера — в табл. 3 и 4.
3. Шины для скреперов
Геоме- триче- ская емкость ковша в Л43 Наи- боль- ший вес груже- ного скрепера в т Размер шин в дюймах
5-8 20—30 18,00 — 25 — 24,00 — 25
8—10 30 — 45 24,00 — 25 — 26,50—25
10—14 45 — 60 26,50 — 25 — 29,50 — 29
14—18 60 — 75 29,50 — 29 — 33,50 — 33
4. Шины для автогрейдеров
Вес в tn Размеры шин в дюймах
8—10 14,00 — 20 — 16,00 — 20
10—14 16,00 — 20 — 16,00 — 24
14 — 18 16,00—24 — 18,00 — 24
Глава VII
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН
Движущая сила-землеройной машины. Движущая сила землеройной машины
возникает в результате взаимодействия движителя с грунтом.
При установившемся движении землеройной машины крутящий момент дви-
жителя Мк связан с крутящим моментом двигателя Ме уравнением
ТЦ - - Ме1мУ]Л1,
где iM — общее передаточное число трансмиссии; >pu — механический к. п. д.
трансмиссии = 0,85-^0,90).
В общем случае
. __ пе _
£ м - --- — ---- Ч
ПК ©К
где пе, а>е — число оборотов и угловая скорость вращения коленчатого вала дви-
гателя; пк, <ок — число оборотов и угловая скорость вращения движителя.
Окружную силу движителя Рк можно определить по величине крутящего
момента двигателя
р __ Ме/мт\м
Г с
или по его мощности
р ___ 716,2^ г р
где гс — силовой радиус колесного движителя или радиус начальной окружности
ведущей звездочки гусеничного движителя в л; — мощность двигателя в л. с.
В этих уравнениях значение Ме выражается в кГм, а пе в об/мин.
Теоретическая скорость движения землеройной машины (без учета потерь
за счет буксования ведущих колес) может быть подсчитана по уравнению
vm = 0,377 км/ч.
I'M
Действительная скорость движения землеройной машины определяется
уравнением
vd = Urn (1 — б) = 0,377 -Д^- (1 — б),
1М
где б — коэффициент буксования.
Каждому значению числа оборотов вала двигателя соответствуют определен-
ный крутящий момент и мощность двигателя. Поэтому для определения окруж-
ной силы двигателя при различной скорости движения землеройной машины
с помощью приведенных формул, кроме значений iM, >]Л1 и гс, необходимо знать
зависимости Ме — Ме (пе) или = А'(, (ле).
Тяговые характеристики землеройных машин. Цель построения тяговой
характеристики землеройной машины заключается в определении и представле-
нии в графической форме изменения тяговой мощности Nin, часового расхода
222
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН
топлива Gm, удельного расхода топлива gm, действительной скорости движе-
ния Уд, коэффициента буксования и тягового к. п. д. т]т в функции силы
тяги Т на рабочем органе при изменении ее от нулевого значения (холостой ход
машины) до максимальной величины на разных передачах при установившемся
режиме работы на горизонтальной
поверхности.
Для построения тяговой харак-
теристики необходимы следующие
исходные данные:
1. Регуляторная характеристи-
ка двигателя в функции крутящего
момента (рис. 1).
2. Передаточные числа и меха-
нический к. п. д. трансмиссии.
3. Общий и сцепной вес зем-
леройной машины.
ме 4. Колесная схема машины и
тип шин колесного движителя.
Рис. 1. Регуляторная характеристика двигателя 5. Расчетные грунтовые усло-
вия.
Необходимые построения целесообразно производить в следующем порядке:
1. Во второй четверти системы координат (рис. 2) наносим регуляторную
характеристику двигателя в функции крутящего момента Ме.
Рис. 2. Построение тяговой характеристики землеройной
машины с механической трансмиссией
2. В первой четверти системы координат, предназначенной для размещения
тяговой характеристики
буксования движигателя
ния бк по формуле
землеройной машины, строим кривую коэффициента
бк в функции окружной силы Рк, подсчитывая значе-
= А + В
i\
где Рк — окружная сила, которой соответствует искомая величина буксования б;
— нормальная реакция грунта на движитель; А, В, п — коэффициенты, зави-
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН
223
сящие от вида движителя, а также типа шин, давления воздуха и грунтовых
условий (см. гл. VI).
3. Здесь же наносим лучевую диаграмму, которая устанавливает зависимость
окружной силы Рк от величины крутящего момента двигателя Ме. Эта зависи-
мость выражается:
— -------- К1 •
Из приведенной формулы видно, что для каждой передачи искомая зависи-
мость будет представлять собой прямую, проходящую через начало координат,
если Г|лг считать постоянным. При построении лучевой диаграммы достаточно
найти только одну точку для каждой передачи при произвольном значении крутя-
щего момента двигателя и соединить ее с началом координат. На тяговой характе-
ристике эта зависимость, как и прочие, показана только для одной передачи.
4. Определяем силу сопротивления качению землеройной машины
Pf = fG кГ
и откладываем найденное значение по оси абсцисс вправо от начала координат.
Полученную точку Ох можно принять за начало координат силы тяги, поскольку
Т = Рк - Pf.
5. Строим кривую изменения действительной скорости движения землерой-
ной машины vg в функции силы тяги Т. Для этого, задаваясь значением силы
тяги (отрезок 0—1), из точки 1 восстанавливаем перпендикуляр до пересечения
с лучом Рк. Через полученную точку 2 проводим прямую, параллельную оси
абсцисс, до пересечения с кривыми регуляторной характеристики двигателя
(точки 3, 4 и 5). Проектируя точку 5 на ось абсцисс, находим число оборотов колен-
чатого вала двигателя, соответствующее заданному значению силы тяги. Опреде-
лив величину коэффициента буксования при этом же режиме работы землеройной
машины (через точку 6 проводим горизонталь до пересечения с осью ординат),
подсчитываем значение действительной скорости движения
Найденное значение Vg показано точкой 7.
Выполнив указанные расчеты при различных значениях силы тяги, строим
по точкам кривую Vg = Vg (Т).
6. Строим кривую изменения тяговой мощности Nm в функции силы тяги Т.
Для этого подсчитываем
Nm ~ с-
Задаемся значением Т и принимаем (по графику) соответствующую этому
значению величину действительной скорости Vg. Выполнив расчеты, можно по-
строить по точкам искомую кривую.
7. Строим кривую изменения часового расхода топлива Gm в функции силы
тяги Т. Расход Gm, соответствующий заданному значению силы тяги, можно
найти, спроектировав точку 4 на ось абсцисс. Найденное значение Gm показано
точкой 8 на тяговой характеристике. Как и в предыдущих случаях, для получе-
ния искомой кривой необходимо все построение выполнить при различных значе-
ниях силы тяги.
8. Строим кривую изменения удельного расхода топлива gm на 1 л. с. ч
в функции силы тяги по уравнению
gm = 1000 с. ч,
™ m
гДе Gm — расход топлива в кг/ч\ Nm — тяговая мощность землеройной машины
в л. с.
224
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН
Выбирая соотношение ординат Gm и Nт, можно построить кривую gm =
= gm (7). Точка 10 характеризует значение gm при заданной силе тяги.
9. Строим кривую изменения тягового к. п. д. в функции силы тяги Т,
пользуясь зависимостью
Предварительно необходимо построить кривую зависимости V(,= Ve(7).
Это построение производим уже рассмотренным способом. Так, например, при
заданном значении силы тяги Ne находим, проектируя точку 3 на ось абсцисс.
Найденное значение Л'е на тяговой характеристике обозначено точкой 11. Построив
таким образом кривую мощности двигателя в функции силы тяги, по соотношению
Рис. 3. Внешняя характеристика непро-
зрачного гидродинамического трансформа-
тора:
К — коэффициент трансформации крутя-
щего момента; Г|г т— к. п. д. гидроди-
намического трансформатора
ординат Nm и Ne строим кривую зави-
симости тягового к. п. д. землеройной
машины в функции силы тяги. Значе-
ние г|ш, обозначенное на тяговой
характеристике точкой 12, соответст-
вует значению силы тяги, определяе-
мому отрезком 0—1.
Для построения тяговой характе-
ристики при работе землеройной ма-
шины с отбором мощности на привод
отдельных механизмов или на управле-
ние необходимо величину крутящего
момента, затрачиваемого двигателем
на эти операции Л10, отложить по оси
ординат. Этим самым начало координат
окружной силы переносится в точку
О2, а силы тяги — в точку О3. За на-
чало лучевой диаграммы принимается
точка О2. В дальнейшем построение
производится приведенными способами.
Если в состав трансмиссии землеройной машины входит гидродинамическая
передача, то предварительно необходимо построить выходную характеристику
системы двигатель—гидродинамическая передача (см. гл. IV).
Принимая выходную характеристику за исходную и сопоставляя ее с харак-
теристикой движителя, можно построить тяговую характеристику землеройной
машины. При этом методика построения остается прежней.
Рассмотрим в качестве примера построение тяговой характеристики землерой-
ной машины, в трансмиссию которой входит непрозрачный гидродинамический
трансформатор.
Наряду с исходными данными, перечисленными выше, необходимо иметь
выходную характеристику системы двигатель—гидродинамическая передача, ко-
торая вместе с тем для непрозрачного трансформатора является и внешней харак-
теристикой (рис. 3).
Зная величину крутящего момента Мн (принимается по внешней характери-
стике гидродинамического трансформатора), с помощью регуляторной характе-
ристики двигателя (см. фиг. 1) можно определить соответствующую мощность
двигателя Ne, число оборотов коленчатого вала пе и часовой расход топлива Gm.
Перечисленные величины нетрудно найти, если спроектировать на ось ординат
точки пересечения кривых Ne, пе и Gm с вертикалью, проведенной на расстоя-
нии Мн от начала координат (точки 1, 2 и 3, рис. 1).
Последовательность построения тяговой характеристики остается прежней.
1. Во втором квадранте (рис. 4) наносим внешнюю характеристику гидро-
динамического трансформатора, построенную в функции крутящего момента вала
турбинного колеса Мт. Для этого на оси ординат откладываем значения крутя-
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН
Й5
Рис. 4. Построение тяговой характеристики
землеройной машины с непрозрачным гидро-
динамическим трансформатором
щего момента М1п, а по оси абсцисс — соответствующие значения числа оборотов
в минуту вала турбинного колеса гидродинамического трансформатора пт, к. п. д.
гидродинамического трансформатора г)г. т и коэффициента трансформации крутя-
щего момента К-
2. В первом квадранте строим кривую буксования движителя в функции
окружной силы Рк, применяя формулу, указанную на стр. 222.
3. Здесь же строим лучевую диаграмму, устанавливающую зависимость
окружной силы Рк от величины к
гидродинамического трансформа-
тора:
р __ кр
Г с
4. Определяем силу сопротив-
ления качению землеройной маши-
ны Pf по уравнению Pf = fG. От-
ложив найденное значение Р; по
оси абсцисс, устанавливаем начало
координат силы тяги (точка OJ.
5. Строим кривую изменения
действительной скорости движения
землеройной машины vg в функции
силы тяги Т по уравнению
а отт гспт ( 1
03 =01377 W0
Способы определения пт и 6,, аналогичны с приведенными выше.
6. Строим кривую изменения тяговой мощности Nт, пользуясь известной
зависимостью
Т Vg
Nm ~ W л' с‘
7. Строим график часового расхода топлива Gm. В связи с тем, что двигатель
практически работает на постоянном режиме, вне зависимости от степени загрузки
рабочего органа землеройной машины, часовой расход топлива на тяговой харак-
теристике может быть представлен прямой, параллельной оси абсцисс. Значе-
ние Gm определяется по регуляторной характеристике двигателя, как это пока-
зано на рис. 1.
8. Построение кривых изменения удельного расхода топлива gm и тягового
к. п. д. землеройной машины г|т производится по аналогии с предыдущим построе-
нием. Здесь необходимо заметить, что кривая Мтв определенном масштабе выра-
жает х\т. Это объясняется тем, что в связи с рассмотренными выше особенностями
внешней характеристики гидродинамического трансформатора мощность двига-
теля Ne на тяговой характеристике выражается прямой, параллельной оси абсцисс.
15
Бородачев и др
304
Глава VIII
БАЗОВЫЕ КОЛЕСНЫЕ ТЯГАЧИ И ШАССИ
НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
И КЛАССИФИКАЦИЯ ТЯГАЧЕЙ И ШАССИ
По роду выполняемой работы различают:
а) тягачи нормального исполнения, обеспечивающие тягой колес основные
операции рабочего оборудования самоходных машин, — копание, наполнение
ковшей, перемещение грунтов и материалов, рыхление, корчевание и т. п.;
б) шасси, являющиеся несущей базой для рабочего оборудования, основные
операции которого выполняются на стоянке (универсальные экскаваторы, краны)
или в замедленном движении при незначительной тяге на колесах (дорожные
фрезы, виброуплотнители);
в) тягачи и шасси специального исполнения, конструктивная компоновка
которых обусловлена технологическими особенностями рабочего оборудования,
вследствие чего тягач или шасси не пригодны для других видов оборудования.
В отдельных случаях колесные ходовые базы могут использоваться и как
тягачи, и как шасси, например, в полуповоротном погрузчике: при работе фрон-
тальным ковшом как тягач, а при работе грейферным ковшом как шасси.
По количеству ходовых ведущих осей различают:
а) тягачи одно- и двухосные нормального исполнения (рис. 1, а и б);
б) тягачи и шасси двух- и многоосные специального исполнения
(рис. 1, в и 2).
Тягачи нормального исполнения, как правило, могут агрегатироваться
с несколькими видами сменного рабочего оборудования; шасси специального
исполнения для этого не пригодны.
Одноосные тягачи нормального исполнения служат для буксировки полу-
прицепных машин — скреперов, землевозов, кранов, цементовозов, битумовозов,
катков и т. п.
Одноосные тягачи со скреперами затрачивают до 70% и более рабочего вре-
мени цикла на транспортные операции — движение с груженым ковшом из забоя
в отвал и возвращение в забой без груза; около 1 мин из времени цикла тягач
буксирует скрепер по забою для загрузки и приблизительно 30 сек перемещает
скрепер по отвалу для разгрузки ковша от грунта. При последних двух опера-
циях тягач развивает максимальное тяговое усилие за счет сцепления колесных
шин с грунтом. При работе с другими видами полуприцепных машин тягач выпол-
няет функции только транспортной буксирующей машины.
Соединение одноосного тягача с буксируемой машиной осуществляется
с помощью универсального седельно-сцепного устройства, которое обеспечивает
свободу взаимных поворотов тягача и буксируемой машины относительно двух
осей: горизонтальной при прохождении местных неровностей и боковых уклонов
пути и вертикальной, вокруг которой производятся принудительные повороты
в плане тягача относительно полуприцепной машины. У современных машин руле-
вые механизмы, как правило, обеспечивают поворот тягача на 90° в каждую сто-
рону, благодаря чему достигается минимально возможный радиус поворота
агрегата.
Отсоединение от тягача полуприцепной машины для замены другой полупри-
цепной машиной осуществляется за счет частичной разборки седельно-сцепного
устройства и рулевого механизма.
НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
227
15*
228
БАЗОВЫЕ КОЛЕСНЫЕ ТЯГАЧИ И ШАССИ
Ходовые системы с передней ведущей рулевой осью (одноосным тягачом)
целесообразны во всех случаях движения, кроме подъемов на уклон, когда сцеп-
ной вес на ведущей оси уменьшается за счет перераспределения весовых нагрузок
на ходовых осях. Для повышения проходимости систем с одноосными тягачами
на оси полуприцепа дополнительно устанавливают двигатель с трансмиссией
для привода колес. У таких агрегатов весь конструктивный вес и вес полезного
груза используются в качестве активного сцепного веса.
Известны случаи применения за рубежом одноосных тягачей для буксировки
двух скреперов, из которых передний полуприцепной, а задний прицепной.
В последних моделях таких агрегатов одна или все оси буксируемых машин снаб-
жаются активным приводом: бустерным, действующим на низшей скорости дви-
жения за счет отбора мощности от двигателя тягача, или обеспечиваемым допол-
нительным двигателем на задней оси при всех режимах движения.
Низшие расчетные скорости одноосных тягачей находятся в пределах 2—
4,5 км/ч, а высшие транспортные 40—45 км/ч и до 60 км/ч у наиболее современ-
ных моделей.
Двухосные тягачи нормального исполнения служат несущей и тяговой базой
для различного сменного навесного оборудования, к типовым видам которого
относятся одноковшовый фронтальный погрузчик и бульдозер.
Двухосные тягачи нормального исполнения, как правило, работают «челноч-
ным» способом: при рабочем ходе вперед выполняется черпание материала (грунта)
ковшом погрузчика или резание и перемещение грунта отвалом бульдозера; при
обратном ходе погрузчика материал в ковше транспортируется к месту разгрузки,
а бульдозер передвигается в исходное положение для следующего цикла. Обычно
полный рабочий цикл двухосного тягача с типовым навесным оборудованием
30—60 сек.
Исключением является плужный снегоочиститель на двухосном тягаче
рабочий ход которого имеет большую протяженность, а обратный ход отсутствует;
вместо него машина разворачивается для работы в обратном направлении.
При работе с типовым оборудованием погрузчика и бульдозера движения
тягача реверсируются дважды за один цикл или до 120—240 раз в 1 ч. Поэтому
двухосные тягачи нормального исполнения обычно оснащают надежным быстро-
действующим механизмом реверсирования хода.
Ходовая часть двухосных тягачей состоит из двух ведущих мостов, из кото-
рых мост с неповоротными колесами размещается впереди по ходу и жестко кре-
пится к раме, а мост с рулевыми колесами подвешивается сзади к раме под дви-
гателем на жестком поперечном балансире. Рулевое управление задних колес
выполняют с гидроусилителем или с гидравлическим сервоприводом следя-
щего типа.
Двухосные тягачи малой мощности хорошо компонуются с гидростатическим
приводом всех четырех колес с помощью гидромоторов. Для легких земляных
и погрузочных работ тягачи малой мощности выполняют с механической транс-
миссией н приводом только одного ведущего моста.
В последние годы начали внедряться двухосные тягачи, у которых рулевое
управление выполняют путем принудительного поворота в плане шарнирно
сочлененных частей рамы. У этих тягачей нет поворотных колес. К передней
части рамы мост крепится жестко, а к задней — на поперечном балансире; обе
части рамы соединены вертикальным шкворнем, относительно которого с помощью
гидромеханизма производится взаимный поворот в плане передней и задней
частей рамы.
Применяют двухосные тягачи с шарнирно сочлененными рамами, шкворне-
вой механизм которых имеет свободу поворотов в двух плоскостях, подобно се-
дельно-сцепному устройству одноосных тягачей. У этих тягачей оба ведущих
моста крепятся жестко к рамам, а прохождение неровностей пути (свобода боко-
вых кренов) обеспечивается поворотами частей рамы вокруг горизонтального
шкворня шарнирного сочленения.
НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
229
У тягачей обычного нормального исполнения при поворотных колесах заднего
моста наблюдается некоторая неустойчивость (виляние) при транспортном дви-
жении на высоких скоростях. Движение тягачей с шарнирно сочлененными ра-
мами устойчивее. Кроме того, проходимость последних несколько выше, так как
при поворотах колеса обоих мостов идут след в след.
Повышение устойчивости транспортного движения у тягачей обычного нор-
мального исполнения достигают, если управляемые колеса расположены впереди.
Для этого применяют поворотные на 180° сиденье водителя и рулевое колесо,
а также дублированные рычаги и педали.
Обычно на двухосных тягачах кабину водителя размещают над передним
мостом или смещают ее назад до середины ходовой базы. Рабочее оборудование
навешивают перед передним мостом и кабиной для наилучшего обзора.
На тягачах с шарнирно сочлененными рамами кабину устанавливают как
на передней, так н на задней частях рамы, а рабочее оборудование размещают
перед кабиной на передней части рамы.
Как правило, на всех двухосных тягачах двигатель располагают за кабиной;
при этом двигатель в известной мере служит противовесом рабочему обору-
дованию.
Низшие рабочие скорости двухосных тягачей находятся в пределах 2,5 —
5 км/ч, а высшие транспортные — 30—35 и до 45 км/ч.
Тягачи и шасси специального исполнения служат буксирующей или несу-
щей ходовой базой, обеспечивающей установку, работу и транспортные передви-
жения различных строительных и дорожных самоходных машин. Компоновка
тягачей и шасси специального исполнения целиком зависит от технологического
назначения и конструкции рабочего оборудования, монтируемого на них. Тягачи
и шасси специального исполнения, как правило, приспособлены для монтажа
и работы одного вида рабочего оборудования (стреловой кран, полуповоротный
погрузчик); установка других видов рабочего оборудования не обеспечена ком-
поновкой и конструкцией тягачей и шасси; однако возможно использование не-
скольких разновидностей сменных рабочих органов, например полуповоротного
погрузчика — ковш, грейфер, крюк, захват для бревен и т. д.
Тягачи и шасси специального исполнения собираются из узлов, аналогичных
узлам тягачей нормального исполнения, и в случае необходимости оборудуются
быстродействующими реверсами.
Кабины тягачей и шасси специального исполнения размещают соответственно
общей компоновке машины с должным обзором фронта работ и пути при транспорт-
ном движении. Шасси с отдельным двигателем хода экскаваторов и кранов осна-
щают двумя кабинами: одной для транспортного движения и другой для управле-
ния рабочим оборудованием; последняя устанавливается на поворотной части
машины.
В зависимости от общего веса машины тягачи и шасси специального исполне-
ния оборудуют двумя, тремя и более колесными осями, причем ведущими выпол-
няют одну, две и редко три оси. Оси с поворотными (рулевыми) колесами при
необходимости повышенной тяги выполняют ведущими.
Для строительных и дорожных самоходных машин по аналогии с автогрей-
дерами принято следующее условное обозначение в виде произведения трех одно-
значных чисел а X b X с: а — количество осей (мостов) с поворотными (руле-
выми) колесами; Ь — количество ведущих осей (мостов); с — общее количество
осей.
Наиболее распространенными являются:
1 X 1X2 — тягачи погрузчиков, бульдозеров и шасси автогрейдеров малой
мощности (до 40—45 л. с.), предназначенные для легких работ,
шасси кранов небольшой грузоподъемности (до 4—6,3 т),
шасси дорожных фрез и виброуплотнителей;
1X2x2 — тягачи погрузчиков мощностью 50—75 л. с., шасси автогрей-
деров мощностью 50—120 л. с.;
230
БАЗОВЫЕ КОЛЕСНЫЕ ТЯГАЧИ И ШАССИ
1x2x3 — шасси автогрейдеров мощностью 150 л. с. и более;
1X3X3 — шасси автогрейдеров повышенной проходимости мощностью
свыше 150 л. с.
Ведущие мосты с поворотными колесами подвешивают к рамам на попереч-
ных балансирах или на листовых рессорах. Ведущие мосты с неповоротными коле-
сами двухосных тягачей и шасси присоединяют к рамам жестко, а у трехосных —
подвешивают попарно на продольных балансирах. У автогрейдеров ведущий
мост обычно подвешен к раме шасси жестко и несет на своих консолях продольные
балансиры с зубчатыми (реже цепными) передачами для привода колес.
Скорости движения тягачей и шасси специального исполнения даны в табл. 1.
1. Скорости движения тягачей и шасси специального исполнения
Т ип Наименование Скорости движения в км/ч
рабочие транспортные
1X1X2 Тягачи и шасси Автогрейдеры 2 — 3,5 3 — 4,5 До 20 20 — 30
1X2X2 Тягачи и шасси Автогрейдеры 2 — 3,5 3,5 —4,5 До 30 » 35
1X2X3 Автогрейдеры 3,5 —4,5 30-45
1X3X3 Автогрейдеры 3,5 —4,5 30 — 45
РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТЯГАЧЕЙ И ШАССИ
Режимы работы ходовых частей самоходных машин определяются техноло-
гией работы, выполняемой их рабочими органами (табл. 2). Ходовые части и
трансмиссии базовых тягачей и шасси должны соответствовать режимам работы
агрегатируемых с ними рабочих органов самоходных машин. Выбор кинематиче-
ской схемы агрегатов и узлов ходовых частей базовых тягачей и шасси опреде-
ляются по заданным режимам работы; компоновку узлов и агрегатов выполняют
совместно с компоновкой рабочих органов самоходных машин.
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЯГАЧАМ И ШАССИ
Базовые тягачи и шасси самоходных машин должны соответствовать следую-
щим требованиям:
1. Двигатель должен обладать мощностью, достаточной для преодоления
всех сопротивлений, возникающих как при движении машины в работе или
в транспортных переездах, так и при работе навесного или прицепного оборудо-
вания.
Двигатель должен иметь запас мощности для работы систем и механизмов
самообслуживания и механизмов управления тягача-шасси и выбирается из авто-
мобильных или тракторных двигателей.
Если работа оборудования осуществляется в движении и за счет тягового
усилия на колесах ходовой части, то потребная мощность двигателя определяется
суммой мощностей, подводимой к колесам и расходуемой рабочим оборудованием.
РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТЯГАЧЕЙ И ШАССИ
231
Режимы работы самоходных машин на тягачах
I Машины, оборудование, рабочие органы, устанавливаемые _ 1 на Двух- и многоосных шасси и тягачах специ- ального исполнения 1 Погрузчик полупово- ротный; бульдозер уни- версальный; каток пнев- мошинный самоходный Автогрейдер, щетка до- рожная । Снегоочиститель ротор- 1 ный; погрузчик много- ковшовый; снегопогруз- чик; фреза дорожная; виброуплотнитель; трам- бовочная машина Бур столбостав; экска- ватор одноковшовый уни- версальный; кран полно- поворотный стреловой; планировщик (гредол)
на двухосных тягачах нормального исполнения 1 Бульдозер неповорот- ный; бульдозер универ- сальный; погрузчик одно- ковшовый; фронтальный погрузчик; толкач для скрепера; корчеватель Снегоочиститель плуж- ный 1 1
на одноосных тягачах нормального исполнения Скрепер и землевоз по- луприцепные; каток пнев- мошинный; кран непово- ротный; битумовоз, це- ментовоз 1 1 1 1
Режимы работы ходовой части самоходных машин Рабочие и транспортные перемещения при движении по бездорожью; перемен- ные сопротивления движению; редкое ре- версирование хода, задний ход только для маневрирования; транспортные пробеги по дорогам и целине Челночные рабочие и холостые переме- щения по целине с частым реверсирова- нием движения, резкопсременные сопро- тивления движению и вертикальные нагрузки на колесных осях, транспортные пробеги по дорогам и целине ! Длительное движение на низших пере- дачах с высоким тяговым усилием; пере- менные сопротивления движению; ревер- сирование ходов редкое; задний ход ис- пользуется как рабочий; транспортные пробеги по дорогам и целине 'Рабочее движение с ходоуменьшением до «ползучих» скоростей; реверсирование движения редкое; задний ход для манев- рирования; транспортное движение по до- рогам и целине Работа выполняется на стоянке, нагру- жая колесные оси большими переменными нагрузками; передвижение и реверсиро- вание ходов редкое; задний ход для ма- неврирования; транспортные пробеги по дорогам и целине
232
БАЗОВЫЕ КОЛЁСНЫЕ ТЯГАЧИ И ШАССИ
Если работа оборудования производится на стоянке, то двигатель выбирают
по наибольшей мощности из необходимых для движения или для работы обо-
рудования.
Для шасси с отдельным двигателем хода мощности двигателей подбираются
соответственно потребностям ходовой части и рабочего оборудования.
2. Система охлаждения двигателя должна обеспечивать его нормальную
работу и эксплуатацию при температуре наружного воздуха от —50 до
4-50° С.
3. Для пуска двигатель должен быть оснащен электростартером или электро-
стартером и пусковым двигателем, а также подогревающим устройством для
пуска при температурах до —50° С. Время для пуска в этих условиях должно
быть 20—45 мин.
4. Система воздухоочистки должна обеспечивать нормальную работу двига-
теля при запыленности наружного воздуха равной 5 гЛи3.
5. Для преодоления сопротивлений рабочих органов, а также, сопротивлений
при транспортном движении машин с любыми рабочими органами тягачи и шасси
должны развивать достаточные тяговые усилия на ведущих колесах.
При этом на низших скоростях тяговые усилия должны обеспечиваться сцеп-
ным весом ведущих осей (колес), а на транспортных скоростях — мощностью
двигателя.
6. Сцепной вес определяют исходя из тягового усилия, необходимого для
работы оборудования или выполнения транспортных операций, и коэффициента
сцепления колес с поверхностью дороги при заданных дорожных или грунтовых
условиях.
Допускается балластировка машин для получения нужного сцепного веса.
7. Общий вес машины определяют из суммы весов ее конструктивных эле-
ментов, а положение ее центра тяжести — из соображений устойчивости в работе
и при транспортных переездах.
Допускается балластировка машин для получения необходимого общего веса
и положения центра тяжести.
8. Балластировку выполняют либо металлическими или бетонными блоками,
либо сыпучими материалами, размещаемыми в специальных емкостях.
9. Основные компоновочные размеры машин — ходовая база, колея колес,
дорожный просвет, вертикальный и поперечный радиусы проходимости, радиус
поворота в плане, углы переднего и заднего свеса — должны соответствовать
заданным условиям работ с навесным и прицепным оборудованием.
10. Внешние габариты машин должны соответствовать действующим ГОСТам
на проездные габариты шоссейных и железных дорог Советского Союза.
Для наиболее крупногабаритных и большегрузных машин по особым согла-
сованным заказам допускают перевозку по железным дорогам с превышением
габаритов.
11. Базовые тягачи и шасси самоходных машин оснащают:
а) тормозными устройствами;
б) осветительными приборами;
в) звуковыми и световыми сигналами;
г) рабочим местом водителя со всеми необходимыми элементами управле-
ния как тягачом (шасси), так и агрегатируемым с ним навесным или прицепным
оборудованием; у машин с отдельным двигателем хода оборудуют два места
водителя;
д) компрессором;
е) кабиной (кабинами), ограждающей место водителя от воздействия внеш-
ней среды;
ж) противопожарными приборами и оборудованием;
з) необходимым инструментом для ухода и обслуживания.
12. Кабина должна располагаться на машине так, чтобы водителю был обес-
печен наилучший обзор фронта работ, оборудования и пути при транспортном
КОМПОНОВКА СИЛОВОЙ ТРАНСМИССИИ тягачей
233
пробеге; в соответствии с этим кабина должна иметь большую поверхность остекле-
ния, обеспечивающего по возможности круговой обзор.
Желательно применение съемных кабин для работы водителя на открытом
воздухе при благоприятных климатических условиях. Желательно также преду-
сматривать возможность замены кабины зонтом для защиты водителя от прямых
солнечных лучей и дождей при теплой погоде.
В кабинах машин, предназначенных для работ в зонах с тропическим или
полярным климатом, необходимо предусматривать кондиционеры.
13. Топливные емкости (баки) для двигателя и масло для гидросистем должны
располагаться на машине в местах, удобных для заправки и обслуживания; баки
должны быть установлены под капотами и ограждениями.
14. Капоты и ограждения должны быть надежно закреплены на раме и кар-
касах; должны быть легко съемными для обеспечения доступа ко всем узлам
и агрегатам машины при уходе и обслуживании.
15. Внешняя отделка и окраска машин должна быть стойкой по отношению
к перепадам температур, солнечному облучению и атмосферным осадкам, обеспе-
чивать хороший товарный вид машин.
16. В целом самоходные машины на базе тягачей и шасси должны соответ-
ствовать общим требованиям, предъявляемым к строительным и дорожным маши-
нам в отношении техники безопасности в работе и при уходе и обслуживании.
КОМПОНОВКА СИЛОВОЙ ТРАНСМИССИИ ТЯГАЧЕЙ
Основной частью тягачей и шасси является силовая трансмиссия, передаю-
щая мощность от двигателя к ходовым колесам и обеспечивающая отбор мощности
от двигателя для привода механизмов управления тягачом (шасси) и его рабочим
оборудованием (рис. 3).
Рис. 3. Компоновка трансмиссий тягачей и шасси:
ведущий мост; 2 — коробка передач; 3 — гидротрансформатор; 4 — карданные
валы; 5 — механизм отбора мощности; 6 — двигатель
В зависимости от выполняемой работы тягачи и шасси мощностью 25 л. с.
и более оборудуются гидромеханическими или механическими трансмиссиями.
При необходимости в трансмиссии устанавливают ходоуменьшитель для
движения с «ползучими» скоростями. Этот агрегат размещают за коробкой пере-
мены передач или вместо гидротрансформатора в его корпусе.
234
БАЗОВЫЕ КОЛЕСНЫЕ ТЯГАЧИ И ШАССИ
Компоновочную схему трансмиссии одноосного тягача нормального исполне-
ния можно получить из схемы, показанной на рис. 3, исключив ведущий мост 1
и его карданный вал; при этом мост 7 оснащают неповоротными колесами, крепят
к раме жестко, а механизм отключения моста снимают.
Трансмиссии двухосных тягачей и шасси специального исполнения компо-
нуют по схеме, аналогичной схеме на рис. 3. В зависимости от вида навесного
оборудования и характера его работы передний ход в работе и транспорте может
выполняться либо мостом 1 вперед, либо двигателем 6 вперед. Поворотными коле-
сами могут оснащаться или мост 7 (фреза) или мост 1 (снегопогрузчик) с соответ-
ствующим отключением в транспорте привода этого моста.
Выпускают двухосные тягачи и шасси специального исполнения только
с одним ведущим мостом; у этих машин поворотными колесами оборудуется ведо-
мая ось, которая обычно подвешивается к раме поперечно-балансирно под двига-
телем. Движение вперед таких машин осуществляется ведущим мостом или
ведомой осью вперед в зависимости от работы оборудования.
Размер ходовой базы компонуемых машин назначают по условиям размеще-
ния оборудования и других агрегатов, обеспечивающих его работу, а длину соеди-
нительных карданных валов определяют исходя из размещения в базе узлов
и агрегатов трансмиссии.
При несимметричном расположении главных передач ведущих мостов в транс-
миссии устанавливают раздаточную коробку, которую крепят к коробке передач
или соединяют с ней карданным валом. Ведущие мосты также соединяют ср^зда-
точной коробкой карданными валами.
У тягачей нормального и специального исполнения и у шасси специального
исполнения механизм 5 отбора мощности приводится в действие от вала двига-
теля 6, что обеспечивает независимый (от ходовой трансмиссии) привод всех
механизмов управления, который осуществляется при включенной и выключенной
муфте сцепления или при любом режиме работы выходного вала гидротранс-
форматора.
Существуют компоновки тягачей и шасси, у которых гидротрансформатор
или муфту сцепления устанавливают на корпусе механизма отбора мощности
и приводят в действие от выходного вала; при этом принцип независимого отбора
мощности сохраняется.
Имеются также компоновки тягачей и шасси с комбинированными механиз-
мами главного сцепления и отбора мощности. У этих механизмов принцип неза-
висимого отбора мощности обеспечивается раздельным или одновременным вклю-
чением механизма отбора мощности и ходовой трансмиссии с помощью двух
фрикционных муфт.
КОМПОНОВКА ДВУХОСНЫХ ТЯГАЧЕЙ И ШАССИ
Типовая компоновка двухосных тягачей нормального исполнения (рис. 4)
включает все агрегаты, необходимые для обеспечения работ базового тягача
(шасси) и его навесного рабочего оборудования.
При компоновке двухосных тягачей нормального исполнения необходимо
предусматривать зазоры 200—300 мм с обеих сторон тягача между внутренними
кромками колес и внешними поверхностями лонжеронов рамы. В этих зазорах
размещаются рычажные подъемные механизмы фронтальных погрузчиков, буль-
дозеров и другого навесного оборудования, установленного впереди.
Размещение агрегатов может изменяться в зависимости от многих обстоя-
тельств, главным образом габаритных размеров агрегатов и их веса, определяю-
щих положение центра тяжести машины. Однако расположение двигателя сзади
является оптимальным в отношении уравновешивания навесного оборудования
и нагрузок, действующих на него.
За рубежом интенсивно внедряют двухосные тягачи с шарнирно сочлененной
рамой, служащие базой для фронтальных погрузчиков, бульдозеров и другого
КОМПОНОВКА ДВУХОСНЫХ^ТЯГАЧЕЙ И ШАССИ
235
Рис. 4. Компоновка двухосного тягача нормального исполнения:
двигатель; 2 — противовес; 3 — ведущий, мост с поворотными ко-
ми; 4-—коробка передач; 5—ведущий мост с неповоротными колесами;
ходовые колеса с тормозами; 7 — рулевой механизм; 8 — кабина;
— сиденье водителя; 10 — баки топливный и масляный; 11 — рама
236
БАЗОВЫЕ КОЛЕСНЫЕ ТЯГАЧИ И ШАССИ
навесного оборудования. Эти тягачи компонуются из тех же основных агрегатов,
что и двухосные тягачи нормального исполнения. Однако размещение этих агре-
гатов отличается от описанного из-за наличия шкворневого сочленения передней
и задней частей несущей рамы.
компоновка ОДНООСНЫХ ТЯГАЧЕЙ
Типовая компоновка одноосных тягачей (рис. 5) включает все основные агре-
гаты, необходимые для обеспечения работы как самого тягача, так и полуприцеп-
ного оборудования.
Обычно для уменьшения переднего свеса и угла въезда двигатель тягача
смещают вправо по ходу от оси его симметрии; в связи с этим кабину и все эле-
менты управления смещают влево от этой же оси и располагают над левым по
ходу колесом.
У современных одноосных тягачей для управления полуприцепной машиной
используют канатные, гидрообъемные и электроканатные системы. Соответ-
ственно отбор мощности от двигателя тягача осуществляют для привода фрик-
ционных лебедок, гидронасосов и электрических генераторов, питающих током
электродвигатели лебедок.
Седельно-сцепное устройство располагают со смещением оси вертикальных
шкворней назад относительно оси ходовых колес для уравновешивания перед-
него свеса тягача нагрузкой на седельно-сцепное устройство.
Рулевое управление осуществляется поворотом всего тягача при помощи двух
рулевых гидроцилиндров; последние смонтированы в проушинах кронштейна
седельно-сцепного устройства и в проушинах хобота полуприцепа.
Существуют компоновки, у которых рулевые цилиндры подвешиваются
в проушинах хобота и связаны рычажно-звеньевым механизмом с вертикальным
шкворнем; при такой компоновке задний кронштейн седельно-сцепного устрой-
ства аннулируется (см. рис. 5).
Боковые крены тягача и полуприцепа при прохождении неровностей и боко-
вых уклонов пути осуществляются относительно горизонтальных шкворней
седельно-сцепного устройства.
КОМПОНОВКА ШАССИ СПЕЦИАЛЬНОГО ИСПОЛНЕНИЯ
Компоновки шасси специального исполнения существенно отличаются от
компоновок двухосных тягачей нормального исполнения соответственно разме-
щению на шасси рабочего оборудования. В зависимости от режимов работы,
обусловленных оборудованием, трансмиссии шасси комплектуют гидротрансфор-
маторами или муфтами сцепления; коробками передач с переключением гидро-
или пневмомуфтами или механическими коробками с ручным переключением;
ходоуменыпителями; раздаточными коробками и т. д.
Шасси полуповоротного погрузчика (рис. 6) компонуется из узлов и агрегатов
аналогичных узлам и агрегатам двухосного тягача нормального исполнения.
Шасси многоковшового погрузчика и снегопогрузчика (рис. 7) оснащено меха-
нической трансмиссией с ходоуменыиителем для получения малых (ползучих)
рабочих скоростей.
При движении на малых рабочих скоростях кинематическая связь верхнего
вала коробки передач с остальными ее валами разрывается. При этом гидродви-
гатель ходоуменьшителя приводится в действие от насоса, связанного с верхним
валом коробки передач; поток масла, а следовательно и скорость движения,
регулируется дросселем.
Передний мост жестко прикреплен к раме и оборудован неповоротными коле-
сами; задний мост подвешен к раме на продольных полуэллиптических рессорах.
КОМПОНОВКА ШАССИ СПЕЦИАЛЬНОГО ИСПОЛНЕНИЯ
237
БАЗОВЫЕ КОЛЕСНЫЕ ТЯГАЧИ И ШАССИ КОМПОНОВКА ШАССИ СПЕЦИАЛЬНОГО ИСПОЛНЕНИЯ 239
агрегатирование тягачей и шасси
241
Рабочее оборудование размещается на раме продольно-симметрично. Поэтому
кабина с рулевым механизмом и другие элементы управления, масляный бак
гидросистемы смещены влево по ходу от оси симметрии шасси.
Шасси с отдельным двигателем хода (рис. 8) компонуются для универсальных
экскаваторов и стреловых кранов.
По условиям размещения поворотной платформы рабочего оборудования
двигатель и кабина размещены в передней части рамы, причем двигатель смещен
вправо, а кабина — влево от оси симметрии шасси. В кабине по схеме тандем раз-
мещены два сиденья — для машиниста экскаватора (крана) и для его помощника.
В зависимости от мощности двигателя размеров и веса шасси применяют
механические (до 100—200 л. с.) или гидромеханические (150 л. с. и более) транс-
миссии.
Мосты подвешены на продольных полуэллиптических рессорах со стабили-
заторами для фиксации их положения относительно рамы при стоянке, в работе
на неровных площадках и при работе крана без выносных опор.
Для экскаваторов и кранов большой мощности применяют трех- и четырехос-
ные шасси (соответственно 1х2ХЗи2х2Х4),
АГРЕГАТИРОВАНИЕ ДВУХОСНЫХ ТЯГАЧЕЙ И ШАССИ
НОРМАЛЬНОГО И СПЕЦИАЛЬНОГО ИСПОЛНЕНИЙ
С НАВЕСНЫМ РАБОЧИМ ОБОРУДОВАНИЕМ
Двухосные тягачи нормального исполнения агрегатируют с бульдозером с не-
поворотным отвалом (рис. 9, а); бульдозером универсальным (рис. 9, б); фрон-
тальным универсальным погрузчиком (рис. 9, в).
Рис. 9. Агрегатирование двухосных тягачей нормального исполнения с навесным оборудо-
ванием:
а — бульдозер с неповоротным отвалом; б — бульдозер универсальный; в — фронталь-
ный универсальный погрузчик со сменными рабочими органами; 1 — одночелюстный
ковш; 2 — двухчелюстный ковш; 3 — захват для длинномерных грузов; 4 — вилочный
подъемник для штучных грузов
Оборудование фронтального погрузчика оснащают обычно сменными рабо-
чими органами, навешиваемыми на основную подъемную стрелу. В качестве
сменных рабочих органов бульдозера применяют отвал корчевателя; толкающий
отвал для загрузки скрепера и др.
В конструкции тягача должны быть предусмотрены специальные места для
навешивания несущих элементов (толкающих балок, стрел) рабочего оборудова-
16 Бородачев и др. 304
42
БАЗОВЫЕ КОЛЕСНЫЕ ТЯГАЧИ И ШАССИ
ния и исполнительных механизмов (гидроцилиндров, рычажных систем) для
управления оборудованием и его рабочими органами.
Рабочие органы подвергаются воздействию нагрузок от сопротивлений пере-
рабатываемого грунта (материала), от исполнительных механизмов управления
и от тяги, развиваемой ходовыми колесами тягача.
При рассмотрении статических схем нагружения тягача при работе рабочих
органов решают следующие уравнения:
Тк= 2ГХ+ GC4 (f ± /); (1)
Ra 4- Rn = 2 Wy + Gm + Gpo + GM’, (2)
= 0, (3)
где T,: — сила тяги, развиваемая колесами тягача по сцеплению с опорной по-
верхностью, в кГ; 211% — сумма горизонтальных составляющих всех сопротив-
лений, воспринимаемых рабочим органом, в кГ; G.:t, — сцепной вес на колесах
тягача в гег; f — сопротивление колес тягача качению; i — уклон рабочей по-
верхности (знак «+» при движении на уклон, знак «—» при движении под уклон);
Ra и Rn — вертикальные реакции опорной поверхности на шины задних и перед-
них колес тягача в кГ\ у— сумма вертикальных составляющих всех сопро-
тивлений, воспринимаемых рабочим органом в кГ\ Gm, Gpo, GM — вес соответ-
ственно тягача, рабочего органа и материала, содержащегося в ковше или на
отвале в кг; 'ZMp — сумма моментов всех внешних сил, действующих на тягач
и на его рабочий орган, взятых относительно произвольно выбранной точки,
например, центра тяжести тягача с оборудованием.
В общем случае
Тк = (Ra + Rn) Ф кГ, (4)
где ф — коэффициент сцепления шин с опорной поверхностью.
Следует иметь в виду следующие расчетные случаи нагружения:
Rn = 0 — передние колеса тягача оторваны от опорной поверхности;
R3 = 0 — задние колеса тягача оторваны от опорной поверхности.
В обоих случаях (реальных в работе) тяговое усилие развивается только одной
парой колес, так как межосевой дифференциал, как правило, у тягачей отсут-
ствует.
Контактирующие с опорной поверхностью колеса буксуют без движения (ка-
чения колес) машины, т. е. буксование достигает 100%. Для этого случая следует
принимать ф = 1, что определяет максимум нагрузки ведущего моста по тяге;
соответственно вертикальная реакция на ведущем мосту является максимальной.
Исполнительный механизм подъема (опускания) рабочего органа должен быть
рассчитан по условиям на отрыв передних и задних колес от опорной поверхности
при крайних случаях нагружения.
При всех случаях работы и нагружений колесного хода на низших передачах
должен быть запас мощности двигателя для обеспечения 100%-ного буксования
всех колес (или только, передних или задних колес), контактирующих с опорной
поверхностью при ф = 1.
Тк ~ ф % ~ ms-/i тр’Цт.р , (5)
где Р — вертикальные нагрузки на ведущих колесах в кГ; гк — радиус качения
колесных шин, контактирующих с опорной поверхностью, в м; Мдв, шах —
максимальный момент двигателя в кГм.', imp — полное передаточное число транс-
миссии, включая предельный коэффициент трансформации гидротрансформатора;
flmp—полный к. п. д. трансмиссии (включая к. п. д. гидротрансформатора).
В качестве примера агрегатирования двухосных тягачей с навесным обору-
дованием в табл. 3 приведены характеристики американских тягачей с погрузоч-
ным оборудованием.
АГРЕГАТИРОВАНИЕ ОДНООСНЫХ ТДГАЧЕЙ
243
3. Характеристики американских тягачей
с двумя ведущими осями и с одноковшовым погрузочным оборудованием
Фирма ; Модель Мощность в л. с. из о я о а 2 ® 3 , о ' W « й Число передач Максимальные скорости движения машины в kmJh я 3 о ® S ф Я *- со 3 и
вперед назад вперед назад
Кайз W-5A 57 0,57 4 4 29,5 37,0 4,12
Пэйлодер Н-25 48 0,51 2 2 17,7 17,7 2,8
Катерпиллер 966 135 1,82 4 4 38,0 46,5 12,0
Тройян 404 336 2,68 3 3 32,2 32,2 20,2
Пэйлодер Н-100 220 2,48 4 4 45,1 45,1 14,07
Полуповоротный погрузчик может быть оснащен различными сменными рабо-
чими органами, которые монтируются на полуповоротной стреле. Тягач этого
погрузчика подвергается в работе воздействию нагрузок, аналогичным нагруз-
кам фронтального погрузчика; при этом его
передние и задние колеса могут отрываться от
опорной поверхности в результате стопорения
рабочего органа и работы его исполнительных
механизмов управления. [Формулы (1)—(5)
действительны для расчета ходовой части тягача
полуповоротного погрузчика.]
Двухосные шасси специального исполнения,
агрегатируемые с многоковшовым погрузчиком
и снегопогрузчиком, сменных рабочих органов
не имеют. При работе подъемных гидроцилинд-
ров возможно вывешивание (отрыв от опорной
поверхности) передних или задних колес. Эти
Рис. 10. Шасси специального
исполнения, агрегатируемые
с оборудованием:
а—виброуплотнителя многосек-
ционного; б—щетки дорожной;
в — бура-ямокопателя
случаи нагружения должны рассчитываться по
тем же формулам (1)—(5).
Двухосные шасси специального исполнения
(рис. 10, а, б), агрегатируемые с виброуплотни-
телем .и подметальной щеткой, отличаются тем,
что их тяговая мощность невелика по сравне-
нию с мощностью, расходуемой на рабочий
орган.
Двухосные шасси специального исполнения,
агрегатируемые с буром-ямокопателем (рис. 10, в),
выполняют основную работу на стоянках без
движения на колесах и их тяговая мощность
равна нулю.
Для этих трех типов шасси вывешивание
передних или задних колес в работе невозможно.
Для них вертикальные нагрузки на ведущие
мосты определяются для рабочего положения
транспортного — исходя из положения центра тяжести машины в сборе.
по формулам (1)—(3), а для
АГРЕГАТИРОВАНИЕ ОДНООСНЫХ ТЯГАЧЕЙ
С ПОЛУПРИЦЕПНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ
Одноосные тягачи, агрегатируемые с катком (см. рис. 1, а), землевозом
ит. п., выполняют только транспортные функции, причем скорости движения
выбирают соответственно условиям пути (состояние грунта, уклоны и т. д.).
Одноосные тягачи, агрегатируемые со скреперами, выполняют циклически
повторяющиеся операции, из которых загрузка и разгрузка осуществляются
16*
244
БАЗОВЫЕ КОЛЕСНЫЕ ТЯГАЧИ И ШАССИ
Характеристика американских одноосных тягачей с полуприцепными машинами
Размер шин 18,5 — 25 18,00—25 26,5 — 25 24,00 — 25 33,5 — 33 27,00 — 33 27,00—33 26,5 — 25 33,5 — 33 27,00 — 33
. машины 'за в % заднюю ось 1 ! 34 30 32 32 34 36 - - 1
Развеска без rpj 2 2 _ Ж О |=с О Кио о С CD О 00 I оО <О -rt4 III CD Г— CD 1 CD <О CD III
Вес тягача со скре- пером в т 12,95 14,78 21,4 22,25 32,95 31,0 32,2 20,4 31,7 34,2
движения I в км/ч я 40,6 40,5 31,8 47,0 50,0 39,2 48,8 44,7 55,0 45,7
! Скорость , । машинь Ё Скреперы 4,96 4,64 4,8 4,0 6,24 6,14 6,4 Землевозь 4,32 9,12 4,15
Ем- •° S" О о и 5,3 5,32 10,65 10,62 16,4 15,95 18,25 i 8,36 15,95 17,5
Мощ- ность в л. с. 155 143 225 276 375 i 1 : 336 375 230 375 335 i
Модель TS-160 ] CW-27 442 C 310 S-18 290 T-260 i T-221 B
Фирма Аллис-Чарлмерс . . . . | Кэртис-Райт Катерпиллер Ле Турио-Вестингауз Мичиган Юклнд Интернейшнл Аллис-Чалмерс .... Кэртис-Райт Ле Турно Вестингауз
УНИФИКАЦИЯ АГРЕГАТОВ И УЗЛОВ ТЦГАЧЕЙ И ШАССИ
24 5
при максимальной тяге на колесах и при минимальной скорости движения; две
другие операции транспортные.
Одноосные тягачи, агрегатируемые с оборудованием грейдер-элеваторов,
практически до 80—90% рабочего времени работают в режиме максимальной тяги
на колесах при минимальной скорости движения.
Существуют агрегаты с одноосными тягачами, у которых задняя ось полу-
прицепной машины имеет активный привод колес.
Вывешивание передних колес для этих машин исключено; вывешивание
задних колес имеет место при загрузке только у скреперов без привода задней
оси.
Вращение ведущих колес агрегата со 100%-ным буксованием, без движения
машины, — случай, часто встречающийся в плохих дорожных условиях.
Формулы (1)—(5) действительны для определения нагрузок на ходовую
часть перечисленных агрегатов.
Примеры агрегатирования американских одноосных тягачей с полуприцеп-
ными скреперами и землевозами даны в табл. 4.
УНИФИКАЦИЯ АГРЕГАТОВ И УЗЛОВ ТЯГАЧЕЙ И ШАССИ
Для комплектации тягачей и шасси возможно использование агрегатов и
узлов грузовых автомобилей, колесных и гусеничных тракторов, т. е. продукции
массового централизованного производства автотракторной промышленности.
Массовое и крупносерийное производство обеспечивает высокое качество изделий
и низкую их стоимость. Поэтому рентабельность применения унифицированных
узлов несомненна.
Унификация двигателей. Использование двигателей — дизелей серийных
тракторов для тягачей и шасси является желательным, так как они рассчитаны
на длительную работу в режиме максимальной мощности при неравномерной
нагрузке.
Использование автомобильных двигателей дизелей меиее рационально,
поскольку эти машины рассчитаны на работу в режиме разгон—накат и при дли-
тельной работе на режиме максимальной мощности срок их службы существенно
сокращается. Кроме того, автомобильные дизели работают при 2000—2100 об/мин
(у тракторных дизелей 1600—1700 об/мин) и их применение связано с увеличе-
нием веса и повышением стоимости трансмиссии.
Унификация механизмов отбора мощности для управления оборудованием
возможна для тягачей и шасси различных назначений при одинаковой мощности
двигателей.
Редуктор отбора мощности, устанавливаемый на картере маховика двигателя,
при этом рассчитывают по моменту и числу оборотов на максимум отбираемой
мощности, обычно равный 80—90% от мощности на маховике двигателя.
При гидравлическом управлении оборудованием насос выбирают по произ-
водительности и давлению соответственно необходимой мощности на управление
оборудованием. При этом число оборотов ведущего элемента насоса (шестерни,
карданного вала), соответствующее выбранной производительности, подбирается
варьированием передаточных чисел редуктора без изменения межцентрового
расстояния и конструкции валов и подшипников редуктора.
В редукторах неизбежно некоторое увеличение веса при использовании их
на отборе мощностей, меньше расчетной.
Унификация коробок передач (КП). Использование автомобильных и трак-
торных КП для тягачей и шасси строительных и дорожных машин невозможно
по следующим соображениям.
У автомобильных КП низшие передачи рассчитаны на кратковременную
работу, в то время как у тягачей и шасси этн передачи должны работать дли-
тельно; таким образом, автомобильные КП не применимы из-за недостаточной
работоспособности и долговечности низших передач.
246
БАЗОВЫЕ КОЛЕСНЫЕ ТЯГАЧИ И ШАССИ
У тракторных КП диапазон передаточных чисел мал и не соответствует диа-
пазону скоростей движения, принятому для базовых тягачей и шасси.
Кроме того, обычные автомобильные и тракторные КП выполняются по двух-
вальной (осевой) схеме, имеют небольшие расстояния между осями валов по вер-
тикали и растянуты в длину, а поэтому не вписываются в компоновочные схемы
тягачей и шасси, которые нуждаются в КП с увеличенным расстоянием между
осями входного и выходного валов и в укороченных продольных размерах.
Поэтому для тягачей и шасси строительных и дорожных машин используют
специально спроектированные КП.
Основными параметрами, характеризующими эти КП, являются: входные
моменты и числа оборотов; выходные моменты и числа оборотов; передаточные
числа, их количество и диапазон; основные геометрические размеры.
Унификация КП между тягачами и шасси различного назначения возможна
и применяется.
Унификация карданных валов и шарниров. Работа карданных валов и шар-
ниров характеризуется пределами изменений крутящих моментов и соответ-
ствующих им чисел оборотов. Если эти параметры у тягачей и шасси близко
совпадают с параметрами работы автомобильных карданных валов и шарниров,
то применение их в трансмиссиях тягачей и шасси возможно. Обычно при этом
необходима конструктивная доработка валов по длине.
Унификация ведущих мостов. Работа ведущего моста характеризуется сле-
дующими параметрами: входные моменты и числа оборотов; выходные моменты
на полуосях; крутящие моменты и числа оборотов колес; вертикальные нагрузки
на колесах; горизонтальные тяговые усилия на колесах.
Если эти параметры ведущих мостов тягачей и шасси совпадают с одноимен-
ными параметрами мостов грузовых автомобилей, то использование последних
для тягачей и шасси возможно. Обычно автомобильные мосты, используемые
на тягачах и шасси, дорабатывают, устанавливая планетарные передачи в ко-
лесные ступицы для разгрузки дифференциалов и ведущих полуосей.
Унификация колесных и стояночных тормозов. Используемые в колесах тяга-
чей и шасси тормозы автомобилей проверяют на торможение и соблюдение уста-
новленного тормозного пути согласно «Правилам безопасности движения на
автомобильных дорогах Советского Союза».
Применяемые на тягачах и шасси автомобильные стояночные тормоза про-
веряют расчетом на удержание машины на уклоне дороги 20° в течение длитель-
ного времени.
ВЫБОР СХЕМЫ ТРАНСМИССИИ
Для одноосных тягачей, работающих со скреперами и землевозами в труд-
ных, резко переменных дорожных условиях или при бездорожье, а также для
двухосных тягачей, оборудованных навесными погрузчиками или бульдозерами,
работающими при непрерывно изменяющихся внешних сопротивлениях до тяге
на колесах и при частом реверсировании ходов, целесообразно применение прин-
ципиальной схемы гидромеханической трансмиссии (рис. 11) с использованием
гидротрансформатора. В этой трансмиссии переключение передач для движения
вперед и назад осуществляется с помощью многодисковых муфт без разрыва по-
тока мощности, что необходимо при движении в рабочем режиме и при реверси-
ровании ходов. Переключение с рабочего диапазона передач на транспортный
производится кулачковой муфтой. При расположении муфт внутри коробки пере-
дач используются гидравлические бустеры, соосные с валами муфт и передач.
При применении для переключений сжатого воздуха муфты обычно размещают
снаружи коробки передач, а включения муфт осуществляют при помощи резино-
вых диафрагм.
Подобные трансмиссии с четырех- или трехскоростной коробкой передач
удовлетворительно компонуются с диапазоном передаточных чисел 1 : 6 и меньше;
ВЫБОР СХЕМЫ ТРАНСМИССИИ
247
10 — насос
11 — насос
Рис. Схема трансмиссии для
одноосных тягачей:;
1 — двигатель; 2— редуктор отбора
мощности; 3, 4 и 8 — карданные
валы; 5 — насосы привода рабо-
чего оборудования;6 — коробка
передач; 7 — стояночный тормоз;
9 — ведущий мост;
гидротрансформатора;
рулевого привода; 12 — редуктор
Рис. 12. Схема трансмиссии
транспортных шасси:
/—двигатель; 2, 5 и 7 — кар-
данные валы; 3 — коробка
передач; 4 — раздаточная
коробка; 6 — ведущий мост
с неповоротными колесами;
8 — ведущий мост с управ-
ляемыми колесами
248
БАЗОВЫЕ КОЛЕСИ ЫЕ ТЯГАЧИ И ШАССИ
трансформатор выбирают с коэффициентом трансформации 1 : 2,7—1 : 3,5 и
более.
Механизм отбора мощности компонуют на месте сцепления двигателя и обе-
спечивает независимый отбор мощности на обслуживание механизмов тягача
и трансмиссии, а также на привод рабочего оборудования.
Для снижения веса трансмиссии за счет уменьшения передаваемого кру-
тящего момента обычно применяют планетарные редукторы в ступицах колес
Рис. 13. Схема трансмиссии для шасси с гидроста-
ти ческим ходоуменьш ителем:
1 — коробка передач; 2 — редуктор; 3 — гидродви-
гатель; 4, 5, 7 и 9 — карданные валы; 6 — раздаточ-
ная коробка; 8 — стояночный тормоз
с передаточным числом
1 : 2,5—1 : 6,2 в зависимости
от требований к скоростям
движения машины.
В случае применения та-
кой трансмиссии двухосных
тягачей на месте ведущего
моста устанавливают мост
с управляемыми колесами и
предусматривают в коробке
передач механизм его отклю-
чения (с помощью кулачко-
вой муфты).
Для машин, работающих
главным образом в транс-
портном режиме, целесооб-
разно применение механиче-
ских трансмиссий (фиг. 12),
у которых переключение пе-
редач осуществляют с по-
мощью кулачковых муфт с
разрывом потока мощности
при помощи сцепления дви-
гателя.
При необходимости от-
бора мощности для привода
рабочего оборудования соот-
ветствующий редуктор ком-
понуют на картере сцепления
двигателя. Применение неза-
висимого отбора мощности
обычно связано со значитель-
ным изменением конструкции
сцепления.
Диапазон передаточных
чисел таких коробок пере-
дач достигает 1 : 7,5.
По условиям компоновки шасси иногда требуется применение раздаточной
коробки, например, в случае больших вертикальных размеров между осями
двигателя и мостов или при несимметричном расположении главных передач
ведущих мостов.
Трансмиссии ряда самоходных машин, выполняющих рабочие операции
на «ползучих» скоростях (погрузчиков многоковшовых, роторных снегоочисти-
телей и дорожных фрез), оснащают ходоуменьшителями.
Механические ходоуменьшители обычно устанавливают перед коробкой
передач за счет уменьшения длины карданного вала, соединяющего двигатель
с коробкой.
На рис. 13 показана схема применения гидростатического ходоуменьшители.
Глава IX
НАВЕСНЫЕ РЫХЛИТЕЛИ
ТИПЫ РЫХЛИТЕЛЕЙ
Рыхлители предназначаются для послойного разрыхления массы грунта или
каких-либо пород и материалов на отдельные куски, комки или глыбы таких раз-
меров, которые необходимы для последующей эффективной разработки, транс-
портировки или погрузки.
Рыхлители классифицируют по назначению, отдельным конструктивным
признакам, мощности, тяговому усилию и типу движителя базовой машины
(рис. 1).
Применяют навесные рыхлители следующих назначений: общего — с глуби-
ной рыхления до 1000 мм и специального — назначения с глубиной рыхления
свыше 1000 мм. Рыхлители общего назначения работают чаще всего без трактора-
толкача, а рыхлители специального назначения — в большинстве случаев с трак-
тором-толкачом.
Рыхлители общего назначения оборудуют одним—пятью (редко семью)
зубьями, а специальные — одним—тремя зубьями.
Подвеску рамы зубьев выполняют трех- и четырехточечной (параллелограмм-
ной) с креплением к корпусу заднего моста базового трактора и трехточечной
с креплением к рамам гусеничных тележек и корпусу заднего моста. Соединение
рамы рыхлителей со штоками двух гидроцилиндров условно принято считать
за одну точку подвески.
Для рыхлителей общего назначения используют все типы подвесок
рамы зубьев, а для специальных — параллелограммиую подвеску используют
редко.
На обоих типах рыхлителей применяют зубья с жестким и шарнирным
креплениями к раме. Последний способ обеспечивает поворот зубьев в горизон-
тальной плоскости.
Для рыхлителей общего назначения применяют прямые и изогнутые зубья,
а для специальных рыхлителей — только прямые.
Различного рода рыхлительные и ножевые устройства, прикрепляемые
к зубьям и обеспечивающие увеличение объема разрыхляемого материала, ис-
пользуют с обоими типами рыхлителей. Все навесные рыхлители имеют заднее
расположение на базовом тракторе, который часто оборудуется также бульдо-
зером.
Управление навесными рыхлителями — только гидравлическое.
По мощности двигателя и номинальному тяговому усилию базовых тракторов
рыхлители подразделяются на сверхмощные (мощность двигателя свыше 300 л. с.),
тяжелые (150—300 л. с.), средние (76—149 л. с.) и легкие (меньше 75 л. с.). Тяго-
вое усилие соответственно составляет: свыше 30 т; 20—30 т; 13,5—20 т и до
3,5 т.
По типу движителя (ходовой части) базовой машины рыхлители разделяют
на гусеничные и колесные.
Наиболее широко навесными рыхлителями оборудуются гусеничные трак-
торы.
Для рыхлителей на гусеничном ходу используют три основных типа подвески:
трехточечную с креплением рамы к корпусу заднего моста базового трактора;
250
НАВЕСНЫЕ РЫХЛИТЕЛИ
Рис. 1. Классификация навесных рыхлителей
ТИПЫ РЫХЛИТЕЛЕЙ
251
трехточечную с креплением рамы зубьев к рамам гусеничных тележек или остову
базового трактора и четырехточечную (параллелограммную) с креплением рамы
к корпусу заднего моста (рис. 2).
При креплении рамы рыхлителя к рамам гусеничных тележек или остову
базового трактора угол рыхления зубьев мало изменяется от начала заглубления
до наибольшей глубины рыхления. Корпус заднего моста трактора при этом
не несет больших нагрузок. Этот тип подвески позволяет использовать гидро-
Рис. 2. Типы подвесок навесных рыхли-
телей:
а — трехточечная с креплением внутрен-
ней рамы к корпусу заднего моста базо-
вого трактора; б — трехточечная с креп-
лением охватывающей рамы рыхлителя
к рамам гусеничных тележек или остову
базового трактора; в — четырехточечная
(параллелограммная) с креплением внут-
ренней рамы к корпусу заднего моста базо-
(параллелограммная) с креплением внутренней
вого трактора; г — четырехточечная
рамы к остову и корпусу заднего моста через дополнительную охватывающую раму;
д — трехточечная с охватывающей, универсальной рамой, предназначающейся для
использования с передним и задним навесным оборудованием
цилиндры небольшого диаметра с повышенным ходом штоков, так как возможная
на них нагрузка меньше, чем при других типах подвески.
К недостаткам подобной подвески относят сравнительно большой вес,
трудность расположения боковых зубьев для рыхления у стенки и обеспечения
прохода разрыхленного материала под поперечиной рамы. Поэтому на специаль-
ных рыхлителях для глубокого рыхления центральный зуб часто выносится назад
на отдельной балке.
При такой подвеске устанавливают раму охватывающего типа, которая
обеспечивает хорошую устойчивость в поперечном направлении. Рама может быть
легко приспособлена для работы с одним или двумя толкачами. Этот тип под-
вески используется чаще для тяжелых специальных рыхлителей с длинными зубь-
ями, для которых проблемы сохранения угла рыхления зубьев более или менее
постоянным и уменьшения усилий на штоках гидроцилиндров очень важны.
При трехточечном креплении рамы рыхлителя к корпусу заднего моста наблю-
даются большое изменение угла рыхления при заглублении зубьев, пониженная
устойчивость в поперечном направлении и более высокие нагрузки на пальцы
252
НАВЕСНЫЕ Р Ы ХЛИТЕЛИ
и звенья подвески и штоки гидроцилиндров. Этот тип подвески применяют на
рыхлителях всех классов из-за его конструктивной простоты и сравнительно
небольшого веса.
Четырехточечная (параллелограммная) подвеска рамы рыхлителя обеспечи-
вает постоянство угла рыхления при любом заглублении зубьев. При такой под-
веске необходима пониженная мощность гидропривода, длина поперечной балки
рамы зубьев рыхлителя может быть меньше ширины трактора, легко обеспечи-
вается установка боковых зубьев для работы у стенки. Эта конструкция отли-
чается большим количеством пальцевых соединений и имеет пониженную устой-
чивость против поперечных горизонтальных и боковых (на крайних зубьях)
вертикальных нагрузок. Корпус заднего моста при такой подвеске испытывает
большие нагрузки, чем при других типах подвески.
Конструкции рам рыхлителей определяются типами подвески, в соответст-
вии с которыми применяются внутренние, охватывающие, параллелограммные
или комбинированные рамы.
Наиболее распространенной является внутренняя рама, отличающаяся про-
стотой конструкции.
Для специальных рыхлителей с длинными зубьями наиболее подходящей
является охватывающая рама, конструкция которой проще и обеспечивает возмож-
ность работы с толкачом.
Для легких рыхлителей применяют универсальные рамы, толкающие брусья
которых вместе с гидроцилиндрами управления могут использоваться как для
переднего, так и для заднего навесного оборудования. В случае использования
для рыхлителя они устанавливаются назад и соединяются поперечной балкой.
Для тяжелых рыхлителей такие рамы не применяются.
Для колесных рыхлителей используются такие же типы подвесок и рам,
как и для гусеничных.
Зубья и наконечники для рыхлителей применяют изогнутые и прямые.
Рис. 3. Основные типы зубьев:
а — изогнутые; б—прямые; в — специальные с незначительным
изгибом
Изогнутые зубья применяют для рыхления тяжелых грунтов и легких пород
и материалов на глубину до 800 мм (рис. 3, а). Они находят применение также на
слабых скальных породах. Эти зубья могут успешно использоваться на скальных
породах пластинчатого строения, на которых выталкивающее действие изогнутой
части зуба обеспечивает хорошее измельчение, необходимое для последующей
разработки породы скреперами и бульдозерами. Изогнутые зубья легко обеспе-
чивают получение большого угла рыхления в начальный момент и его уменьшение
ТИПЫ РЫХЛИТЕЛЕЙ
253
по мере заглубления. Зубья такого типа при работе на прочных скальных породах
легче выталкиваются из массива материала, чем прямые.
Изогнутые зубья применяются преимущественно на легких и средних навес-
ных рыхлителях. На тяжелых рыхлителях они используются только для работы
цвумя или тремя зубьями.
Прямые зубья эффективно работают на различных грунтах и скальных поро-
дах с любой глубиной рыхления: Для рыхления на глубину свыше 800 мм и до
2100 jw.w используются только прямые зубья (рис. 3, б).
Вылет зубьев ‘рыхлителей можно регулировать путем их перестановки на
различные отверстия, имеющиеся в верхней части. Эту операцию осуществляют
из кабины трактора, для чего используют пальцевое устройство с гидравличе-
ским приводом.
Для достижения желаемого угла рыхления в начальный момент заглубления
применяют специальные зубья с незначительным изгибом его рабочей части
(рис. 3, в). Такой тип зубьев обеспечивает универсальность применения и наиболь-
шую эффективность в работе.
Зубья всех типов конструируют таким образом, чтобы при сохранении необ-
ходимой прочности их лобовая поверхность была наименьшей. Передняя сторона
зубьев легких и средних рыхлителей заостряется под углом 60° с перемычкой
между скосами 1,5—3 см. При работе на прочных скальных породах и мерзлом
грунте наличие скосов на передней стороне зубьев способствует повышению
боковых нагрузок.
Наконечники, предназначающиеся для работы на скальных породах, имеют
небольшую длину и ширину. Их концы делаются более острыми, чем у наконеч-
ников для средних условий работы. При работе на скальных породах долговеч-
ность наконечников чрезвычайно мала (до 2—10 ч), в связи с чем при их проек-
тировании обычно предусматривают методы реставрации, позволяющие до 3—
4 раз восстанавливать их качества.
Для легких и средних условий работы чаще всего применяют самозатачи-
вающиеся наконечники с увеличенной длиной и шириной. Их сечение на конце
благодаря корытному профилю при износе почти не изменяется.
Для тяжелых и средних работ в абразивной среде применяют наконечники,
устанавливаемые на башмаки, которыми снабжают концы зубьев. Долговечность
башмака обычно обеспечивает замену 10—20 наконечников.
Несмотря на применение специальных сталей, долговечность наконечников
при работе в средних условиях не превышает 200 ч.
С целью сохранения более или менее постоянного удельного давления на
наконечниках и облегчения заглубления зубьев их нижняя часть иногда выпол-
няется отогнутой вниз или с почти постоянным сечением.
За исключением легких почти все рыхлители снабжаются несколькими ком-
плектами наконечников разных типов (рис. 4).
При работе на мерзлых грунтах наилучшие результаты показывают узкие
наконечники с отогнутым вниз концом (рис. 4, г), на обычных грунтах — сим-
метричные наконечники, которые при износе могут переворачиваться.
Угол поворота при шарнирном креплении зубьев не превышает 15° в обе
стороны.
На поворотных кронштейнах вверху часто предусматривается 1—3 дополни-
тельные отверстия, позволяющие регулировать угол рыхления в диапазоне 10—
15°.„Для увеличения заднего угла въезда и дорожного просвета поворотные крон-
штейны иногда снабжают вверху еще одним отверстием для крепления зуба
в повернутом вверх положении.
Поворот в горизонтальной плоскости при использовании двух и больше
зубьев позволяет легче сохранять прямолинейность движения рыхлителя и
уменьшает боковые нагрузки. Однако при таком креплении зубья могут обходить
скрытые в породе или грунте твердые препятствия, в связи с чем последующая их
разработка другими машинами (скреперами, бульдозерами) может стать затруд-
254
НАВЕСНЫЕ рЫХЛИТЕЛИ
нительной. При жестком креплении зубьев этот недостаток отсутствует. Шар-
нирное крепление чаще применяется при использовании изогнутых зубьев,
конструкция которых отрицательно воздействует на прямолинейность хода
а) б) В)
Рис. 4. Основные типы наконечников зубьев тяжелых рыхлителей:
а — при высокой прочности грунта и больших ударных нагрузках; б — при необходимо-
сти быстрого внедрения, не очень тяжелых ударных нагрузках и абразивном износе;
в — при повышенной стойкости против абразивного износа и умеренных ударных нагруз-
ках; г — при необходимости быстрого внедрения, средних ударных нагрузках и незначи-
тельном абразивном износе; д — основные размеры наконечников
базовой машины, а также при преимущественном использовании рыхлителя
на трещиноватых породах. В обоих случаях часто предусматривают дополнитель-
ные места установки зубьев, что позволяет изменять их шаг.
Рис. 5. Дополнительное оборудование зубьев:
а — нож для сплошного рыхления; б — наконечник с открыл-
ками; в — трехгранный рыхлительный снаряд
Крепления хомутного типа, обеспечивающие возможность установки зубьев
в любом месте на поперечной балке рамы, применяют только на легких рыхли-
телях, создаваемых на базе универсальных рам.
Оба вида крепления зубьев используют на рыхлителях всех классов. На спе-
циальных рыхлителях с большой глубиной рыхления, и особенно в случае их
ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
255
использования с толкачами, чаще применяют жесткое крепление зубьев. Пово-
ротные кронштейны зубьев при использовании рыхлителей с толкачами снабжают
буферными устройствами, которые рассчитывают как на толкающее усилие,
так и на дополнительное вертикальное усилие от отвала бульдозера на трак-
торе-толкаче.
Для увеличения объема разрыхляемого материала (до 1,5—2,5 раз) зубья
могут снабжаться наконечниками с открылками, трехгранными рыхлительиыми
снарядами и ножом для сплошного рыхления (рис. 5).
Зубья специальных рыхлителей могут быть оборудованы устройствами для
укладки кабеля.
Основные технические характеристики отечественных рыхлителей приведены
в табл. 1 и 2.
ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЫХЛИТЕЛЕЙ
Главным параметром рыхлителя является номинальное тяговое усилие,
т. е. наибольшее усилие, реализуемое базовым трактором на плотном грунте
с учетом его догрузки от веса навесного оборудования при скорости 2,5—3 км/ч
и буксовании не выше 7% для гусеничных машин и 20% — для колесных.
Основными параметрами рыхлителя являются: максимальная глубина
рыхления; эксплуатационный вес рыхлителя; основные рабочие скорости; среднее
статическое удельное давление и смещение центра давления; удельное напорное
усилие и удельное вертикальное давление на режущей кромке наконечника
зуба, определяющие возможность разработки рыхлителем грунтов и пород с раз-
личным сопротивлением рыхлению.
К основным конструктивным параметрам рыхлителя относятся: количество,
шаг и вылет зубьев, высота и скорость их подъема, угол рыхления, угол заостре-
ния наконечников, расстояние от зубьев до ходовой части трактора и др.
Номинальное тяговое усилие рыхлителя определяют
Тн. р = бсцЧкр’ (1)
где Осч — сцепной вес рыхлителя в рабочем состоянии (по эксплуатационному
весу рыхлителя); <$кр— коэффициент использования веса базовой машины
с оборудованием по сцеплению, соответствующий допустимому буксованию дви-
жителей и определенному значению тягового к. п. д.
В зависимости от типа базовой машины <pKj0 имеет следующие значения:
Гусеничные сельскохозяйственные тракторы............. 0,62
Колесные сельскохозяйственные тракторы............... 0,50
Гусеничные промышленные тракторы..................... 0,90
Колесные промышленные тракторы и тягачи............... 0%0
При проектировании рыхлителей вСц определяют:
при навешивании иа базовую машину только рыхлителя
Сй}= (1,18ч-1,23)Об.ж; ' (2)
при навешивании на базовую машину впереди бульдозерного и сзади рых-
лительного оборудования
(1,35+1,45) G6. ж, (3)
где Об. ж — эксплуатационный вес .базовой машины без навесного оборудования
(со смазкой, водой, полной заправкой топлива, водителем, балластом, инструмен-
том и комплектом запасных частей).
У специальных рыхлителей GCu может на 30—40% превышать вес базовой
машины. 4 -ин
Если мощность двигателя базовой машины не обеспечивает получение мак-
имального тягового усилия по сцеплению с учетом догрузки от веса рыхлителя
работы со скоростью 2,5—3,0 км/ч, то за номинальное тяговое усилие прини-
1. Технические характеристики отечественных навесных рыхлителей СП
Модели рыхлителей
Параметры Оборудование к погрузчику- бульдозеру Д-443 Д-515 Д-576А* Д-576* Д-570*
Базовый трактор: модель мощность двигателя в л. с. наибольшее тяговое усилие в кГ рабочий вес в кг Тип рамы » подвески рамы Зубья: тип расположение крепление количество шаг в мм Угол рыхления в град: в начале заглубления при наибольшем заглубле- нии Угол поворота в горизонталь- ной плоскости в обе стороны в град Вылет в мм: наибольший наименьший Наибольшая ширина захвата зубьев в мм Наибольшее заглубление зубьев ниже опорной поверхности гусе- ниц в мм . Наибольший подъем зубьев над опорной поверхностью гусениц в мм Возможный наибольший угол въезда в град ДТ-55-С4 54 2850 6200 Трехточечная Изогнутые Углом вперед Жесткое 1-5 450 58 40 400 1840 300 270 20 т-юомгп 100 9 000 12 000 В нут с креплением к тра Прямые или изогнутые Прямолинейное Шарнирное 1 — 3 700 70 и 92 30 и 52 7 560 480 1 460 480 и 560 275 и 450 15 Т-140ГП 140 14 850*** 15 150 эенняя корпусу заднего ктора Углом Же с 1-3 750 70—78 40 800 (средн 600 (крайн 1 5 700 (средн 500 (крайн 650 и Т-180ГП** 180 15 000*** 15 000 моста базового Прямые вперед ткое 1—3 750 70 — 78 40 ий зуб) не зубья) 80 ий зуб) ие зубья) 700 0 ДЭТ-250** 300 24 000*** 26 000 Охватывающая Трехточечная с кре- плением к остову ба- зового трактора и гу- сеничным тележкам Пря мо л и не й ное Шарнирное 1 — 3 900 60 40 7 1 150 450 1 880 1 000 70 и 700 (с уменьшенным вылетом) 20 to to to to to to to to to to X to to to to
Боводачев и др.
Продолжение табл. 1
Модели рыхлителей
Параметры Оборудование к погрузчику- бульдозеру Д-443 . Д-515 Д-576А* Д-576* Д-570*
Расстояние от зубьев до оси звездочек базового трактора в мм Управление подъемом и опуска- нием зубьев Насос: тип модель количество производительность одного насоса при 1500 об/мин в л/мин наибольшее давление в ги- дросистеме в кГ/см2 .... Гидроцилиндр: количество внутренний диаметр в мм ход штока в мм Гидрораспределитель ..... Габаритные размеры с базовым трактором в мм: длина .... ширина высота Вес в кг: рыхлителя рыхлителя с базовым трак- тором ! * Опытный образец. * * Трактор северной модиф! * ** Рыхлитель рассчитан на 550 Гидравлическое с использова- нием навесного гидроподъемни- ка для сельско- хозяйственных орудий трехточечной модификации НШ-60В I 75 130 1 ПО ' 250 5 515 1 970 2 470 390 1кации. применение тракто 850 Гидравлическое Шестеренчатый н НШ-60В 2 75 130 2 100 435 Золоти 5 100 2 460 3 050 1 550 13 550 ра-толкача такой 12 с использование базово ерегулируемый НШ-60В 3 75 130 2 120 750 иковый, четырехп 6 780 2 740 2 825 2 480 16 870 же модели, как и 00 м раздельно-агрег го трактора НШ-60В 3 75 130 2 120 750 эзиционный 6 780 2 740 2 825 2 500 17 500 базовый трактор. 1350 ат ной гидросистемы Аксиально- плунжерный УРС-10 1 410 95 2 130 885 7 980 3 750 • 3 050 7 500 31 500
Cd
tn
О
ъ
С)
с
tn
о
С)
о
to
><
to
1Ь
>ь»
tn
"о
о
to
258
НАВЕСНЫЕ РЫХЛИТЕЛИ
Параметры и показатели современных навесных рыхлителей в зависимости от класса тракторов
мечание. В скобках приведены наиболее распространенные величины.
ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
259
мается наибольшее возможное тяговое усилие при скорости, близкой к указанным
выше значениям.
При отсутствии у базовой машины передач со скоростью 2,5—3 км/ч или при
невозможности их использования иа рыхлительных работах по условиям проч-
ности за номинальное тяговое усилие принимают максимальное тяговое усилие
на передаче, которая может применяться и обеспечивать скорость, близкую
к указанным значениям.
Глубина рыхления рыхлителей общего назначения зависит от номинального
тягового усилия й выбирается в соответствии с данными табл. 2.
Для специальных рыхлителей глубина рыхления определяется технологиче-
скими требованиями и показателями машин, работающих с ними в комплекте
(толщиной пласта породы, потребной глубиной прокладки кабеля или последу-
ющей разработки траншеи траншейным экскаватором и т. д.). Наименьшая глу-
бина рыхления за один проход должна на 20—30% превышать толщину стружки
скреперов и бульдозеров, с которыми должен работать рыхлитель.
Эксплуатационный вес рыхлителя определяется как сумма эксплуатацион-
ных весов базовой машины и рыхлительного оборудования:
Gp — Gg. м %- Gp. 0,
где Gp. о — эксплуатационный вес рыхлительного оборудования (со смазкой,
маслом в гидросистеме и комплектом инструментов).
У гусеничных рыхлителей
Gp = GCq.
Скорость рабочего хода рыхлителя при отсутствии автоматизированного
управления оборудованием и трактором выбирается в пределах 2,5—3,0 км/ч.
Скорость маневрирования, а также обратного хода (при невозможности разво-
ротов рыхлителя) выбирается с учетом типа подвески ходовой части базового
трактора и расположения центра тяжести машины.
Вследствие значительных продольных и поперечных колебаний эти скорости
при полужесткой и балансирной подвеске гусениц не могут быть более 6—7 км/ч,
а при эластичной и балансирно-звеньевой — более 8—15 км/ч. Для колесных
машин они составляют 10—20 км/ч.
Среднее статическое удельное давление рыхлителя:
= Gp
q 2Lonb ’
где Lon — длина опорной поверхности гусениц без погружения почвозацепов;
Ь — ширина гусеницы.
Для рыхлителей общего назначения среднее статическое удельное давление
может превышать такой же показатель базовой машины в 1,15—1,25 раза.
Положение центра давления, т. е. точки приложения равнодействующей всех
нормальных реакций грунта на гусеничный движитель рыхлителя определяют
Для следующих случаев:
1) машина стоит на горизонтальной поверхности и на предельном подъеме,
рыхлитель поднят в транспортное положение на максимальную высоту;
2) машина движется по горизонтальной поверхности с максимально воз-
можным заглублением зубьев;
зубьев машина под уклон с максимально возможным заглублением
Для первых двух случаев определение положения центра давления произ-
водят для случаев работы с толкачом и без толкача.
вспои ЛИ пРенебРечь лобовым сопротивлением движению гусениц, возникающим
тов ДкТ’еР веРтикального прессования грунта, а также действием суммы момен-
ат льных сил инерции деталей гусениц и трансмиссии, установленных
(4)
260
НАВЕСНЫЕ РЫХЛИТЕЛИ
на поперечных валах, то в общем случае координата центра давления рыхлителя
может быть определена (рис. 6):
X Rz^
где Rz — вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления рых-
лению; Rx — горизонтальная составляющая результирующей сил сопротивления
Рис. 6. Схема сил, действующих на рыхлитель для определения:
а _ смещения центра давления; б — вертикального усилия на зубе при выглублении;
е _ тоже при заглублении; г — нагрузок при выглублении с центральным нагружением;
д — То же при заглублении; е — нагрузок при выглублении с боковым нагружением;
ж — то же при заглублении
рыхлению; Gp -р Rz = N — равнодействующая всех нормальных реакций
грунта на гусеницы; d1 — расстояние от центра тяжести рыхлителя до оси веду-
щей звездочки; rf2 — расстояние от точки приложения результирующей сил
сопротивления рыхлению до оси ведущей звездочки; й1Пах — наибольшая глубина
рыхления.
При рыхлении тяговое усилие базовой машины в связи с неточностью управ-
ления и переменным сопротивлением грунта и пород рыхлению изменяется
от нуля до максимального значения.
ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
261
В среднем номинальное тяговое усилие рыхлителя используется только
на 80%. Учитывая это, при определении центра давления тяговое усилие Т
и горизонтальную составляющую сил сопротивления рыхлению Rx принимают
равными:
Т = Rx = krT». р, (6)
где Тн.р — номинальное тяговое усилие рыхлителя; kr = 0,8 — коэффициент
использования тягового усилия рыхлителя.
При определении положения центра давления точку приложения Rx и Rz
условно принимают на конце наконечника среднего зуба, а боковое усилие на
зубе Ry не учитывается.
Вертикальную составляющую сил сопротивления рыхлению находят по
где v — угол наклона результирующей сил сопротивления рыхлению.
В процессе рыхления угол v изменяется от 20 до 60° вверх и вниз.
При определении положения центра давления v принимают равным при
рыхлении:
грунтов ..............
мерзлых грунтов
скальных пород
0°
20° вниз и вверх
30° » » »
Для случаев работы с толкачом в выражении (5) учитывают толкающее уси-
лие толкача Тт, действующее на определенной высоте hp от опорной поверхно-
сти (фиг. 6, а):
Тт = (8)
где Тн. m — номинальное тяговое усилие толкача; km. m — коэффициент исполь-
зования тягового усилия толкача.
По координате х находят смещение центра давления от середины опорной
поверхности гусениц и условные удельные нагрузки на передней и задней кром-
ках опорной поверхности гусениц.
Смещение центра давления не должно превышать V6 от длины опорной по-
верхности гусениц.
При определении положения центра давления с учетом работы под уклон
принимают значения угла уклона, близкие к такому показателю по базовому
трактору, но не менее 15°. Положение центра давления рыхлителя в транспортном
положении определяют по расстоянию dlt угол подъема принимается не ме-
нее 15°.
Для колесных рыхлителей определяют нагрузки на передние и задние колеса,
которые сопоставляют с нагрузочными характеристиками шин.
Удельное напорное усилие на режущей кромке наконечников зубьев:
о — ?н-р
(9)
гДе Тн. р номинальное тяговое усилие рыхлителя; b — ширина наконечника;
п — количество зубьев.
Удельное вертикальное давление на режущей кромке наконечников зубьев:
рз
Чв=~г’ (Ю)
Fn
где Rz — наибольшее возможное вертикальное усилие вниз на режущих кромках
“”Н"К0В П0 Условиям опрокидывания базовой машины относительно задних
nLM рп0Рных поверхностей гусениц или задних колес; F — опорная площадь
режущей кромки наконечника.
Усилие R° определяют по формуле (14),
262
НАВЕСНЫЕ РЫХЛИТЕЛИ
Площадь F и удельное вертикальное давление qe определяют для различной
степени износа наконечников. Величины q.3 и qe определяют для разного количе-
ства зубьев и сопоставляют с прочностными характеристиками грунтов и других
материалов, подлежащих рыхлению. Количество и шаг зубьев выбирают по
табл. 2.
Вылет зубьев определяется в зависимости от наибольшей глубины рыхления
и области применения (см. табл. 2):
1з = йтах+ (2504-600), (11)
где /г-1ах — наибольшая глубина рыхления в мм.
Высота подъема зубьев обеспечивает задний угол въезда, который должен
быть не менее 20°.
Наибольший подъем зубьев на легких рыхлителях составляет 300—500 мм,
средних 600—900 мм, а тяжелых — свыше 900 мм.
Угол рыхления зубьев при их максимальном заглублении выбирают в пре-
делах 30—40° для изогнутых зубьев и 40—50° — для прямых. При трехточечной
подвеске в начале заглубления угол рыхления может составлять 70—80°, а при
четырехточечной — 35—50°.
Угол отгиба наконечника для разработки мерзлых грунтов на 15—20° больше
угла рыхления.
Угол заострения наконечников зубьев выбирают таким образом, чтобы
при любом заглублении задний угол был не меньше 5—7° при рыхлении грунтов
и скальных пород и 8—10° при рыхлении мерзлых грунтов.
Толщину зубьев и наконечников выбирают минимальной по условиям проч-
ности. Толщина наконечников должна возможно меньше превышать толщину
зубьев. В табл. 3 и 4 приведены основные размеры зубьев и наконечников совре-
менных рыхлителей.
3. Размеры прямых зубьев современных рыхлителей
Класс рыхлителя Наибольшая глубина рыхления в мм Размеры в мм
Вылет Толщина Ширина
Легкие 200 — 500 450 — 800 25-75 75 — 300
Средние 600 — 800 900—1400 75 — 90 250 — 350
Тяжелые 900—1 100 1200—1800 75—100 285 — 380
Сверхтяжелые .... 1200 — 2100 1600—2500 75—105 305 — 420
Клиновидную форму сечения зубьев не рекомендуют, так как она способст-
вует повышению боковых усилий.
Расположение зубьев относительно базовой машины выбирают с учетом
свойств грунтов и пород, на которых предполагают использовать рыхлитель.
Расстояние между зубьями и гусеницами или колесами базового трактора у рых-
лителей общего назначения должно не меньше чем в 1,3—2 раза превышать
максимальную глубину рыхления, а у специальных рыхлителей в 1,1—1,5 раза.
В противном случае возможно забивание пространства между ходовой частью
трактора и зубьями разрыхленным материалом или плитами, размеры которых
могут достигать 1,0—1,5 м.
С учетом частой работы неполным количеством зубьев обычно выбирается
прямолинейное расположение зубьев на раме. Расположение зубьев углом вперед
применяется, главным образом, на легких рыхлителях.
Скорость подъема зубьев выбирают в пределах 0,3—0,5 м/сек. При этом
скорость опускания зубьев с учетом действия собственного веса рыхлительного
ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
263
4. Размеры наконечников зубьев современных рыхлителей
(см. фиг. 4, д)
Класс рыхлителей Размеры в мм
А - Б В Г Д
Легкие .... 35 — 65 25 — 50 165—180 50 — 65 108
Средние .... 90—100 65 — 70 175 — 210 55 — 85 115
Тяжелые . . . 105—115 70 — 90 190 — 235 60—105 120—165
Сверхтяжелые 120—135 80 — 95 255 — 325 90—150 150 — 240
оборудования будет в пределах 0,4—-1,0 м/сек, а без учета — при обычном рас-
положении гидроцилиндров штоками вниз, несколько меньше, чем скорость
подъема.
При обычном конструктивном исполнении гидроцилиндров соотношение
скоростей подъема vn и опускания v0:
— ?»1,34. (12)
Vo
Производительность насосов определяют по скорости поршней гидроцилин-
дров и их диаметру, которые, в свою очередь, выбирают в зависимости от давле-
ния в гидросистеме и усилий подъема и опускания зубьев рыхлителя.
При работе рыхлителя на неровной поверхности неизбежно могут возникать
такие положения, когда на одном зубе будет действовать вверх или вниз усилие,
определяемое полным весом базового трактора.
По этой причине усилия подъема и заглубления зубьев навесных рыхлителей
определяют из расчета опрокидывания базового трактора вперед и назад в ста-
тическом положении.
Усилия выглубления и заглубления (фиг. 6, б и в):
^« = £^1; . "(13)
г d-э J
z LOn + ’
где Rz и R3 — усилия выглубления и заглубления; Lon — длина опорной по-
верхности гусениц; d1 — расстояние от центра тяжести рыхлителя до оси звез-
дочки базового трактора; — расстояние от зубьев до оси звездочки базового
трактора.
При некоторых типах подвески гусениц (полужесткая, балансирная и др.)
часть их веса не может использоваться для заглубления зубьев. В этих случаях
вес рыхлителя Gp соответственно уменьшается. Вес ходовой части современных
трактоЧНЫХ тРактоРов составляет до 20—50% от общего конструктивного веса
Рыхлители работают при закрытом положении золотника гидрораспредели-
ПРИ КОТОРОМ в случае воздействия на зубья динамических нагрузок гидро-
ма может перегружаться больше, чем от действия полного веса трактора.
миирг ЧИТЫВаЯ нео°ходимость точного управления рыхлителем при наличии дина-
ЧЯГ„,ТИХ нагРУвок’ а также при работе с толкачом, усилия выглубления и
у ления зубьев должны быть больше полученных статическим расчетом.
Наибольшим является усилие выглубления R°, а поэтому диаметр гидро-
цилиндров определяется из условия опрокидывания тракторов назад.
264
НАВЕСНЫЕ РЫХЛИТЕЛИ
Коэффициент динамичности вертикальных усилий принимается:
= 1,44-1,8. (15)
По полученному вертикальному усилию с учетом необходимой скорости
подъема зубьев, конструктивной схемы рыхлителя и возможного давления в гидро-
системе определяют усилия и скорости движения поршня, а также диаметр гидро-
цилиндров.
Производительность рыхлителей. При определенных размерах разрыхляе-
мого участка, возможности разворотов на его концах и работе без поперечных
проходов техническая производительность рыхлителя определяется:
1+^-
3600
П = BhLp.x—T-----------------ж3/ч, (16)
4-р. X 1р
1000ор.х + 3600
где В — ширина захвата при рыхлении в м; h — средняя глубина рыхления в м;
Вр. х —средняя длина рабочего хода в одну сторону в м; х — средняя скорость
рабочего хода в км/ч; tp — среднее время одного разворота в конце участка
в сек.
Ширина захвата определяется
В = Кп [6+ 2Л tg ц + tin- 1)], (17)
где Кп — коэффициент перекрытия; b — толщина зуба; ц — угол скола (от вер-
тикали); i — шаг зубьев; п — количество зубьев.
Угол скола ц в зависимости от вида разрыхляемого материала принимается
в пределах 15—45°, меньшие значения при рыхлении мерзлых грунтов и скальных
пород, а большие — обычных грунтов.
Коэффициент перекрытия в средних условиях принимают Кп = 0,75.
Под средней глубиной рыхления понимают толщину разрыхленного слоя,
который без затруднений может разрабатываться машинами, работающими после
рыхлителя.
В связи с неровностями поверхности, по которой движется рыхлитель,
и неточностью управления зубьями средняя глубина рыхления принимается:
й = (0,6-г-0,8) hycm, (18)
где hycm — возможная в данных условиях глубина рыхления.
Средняя скорость рабочего хода:
vp.x= (0,6-гО,7) он, (19)
где vH — номинальная скорость базового трактора с механической трансмиссией
на передаче, соответствующей скоростям движения порядка 2,5—3,0 км/ч.
Для тракторов с гидромеханической и электромеханической трансмиссиями
средняя скорость рабочего хода
vp.x = 1,7-4- 2,2 км/ч.
Среднее время одного разворота в конце участка с учетом выглубления
зубьев tp = 15-4-20 сек.
Обычно разворот совершается на той же передаче, что и рабочий ход, так как
применение повышенных передач из-за потерь времени на переключение не дает
экономии.
При перекрестном рыхлении производительность определяют раздельно
для продольных и поперечных проходов, а затем получают среднюю.
ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
265
При работе с толкачом производительность определяют по формуле (16),
в которую вводится множителем коэффициент, учитывающий с одной стороны
потери времени на подход толкача, а с другой — увеличение рабочей скорости
рыхления.
В зависимости от условий
'С = 0,8-1,2.
(20)
Если условия работы не позволяют производить развороты рыхлителя на
концах участка, то производительность определяется с учетом потерь времени
на переключение передач и остановки на концах участка и на обратный холо-
стой ход:
П = BhLp. х
Во. X t-о. р. X ^0- о. X
1 + ТоООуо. х + 3600 + 3600
Г г t i
Ер.х Т-О. V ‘О-p. X 1О о. х
T000vp.x + 1000yo.x + ~3600~ + 3600
(21)
где Lo. х — средняя длина обратного хода в м; v,,. х — средняя скорость обрат-
ного хода в км/ч; t0. р.х — среднее время остановки после рабочего хода в сек;
to. о. х— среднее время остановки после обратного хода в сек.
Средняя длина обратного хода принимается на 3—5 м больше рабочего.
Скорость обратного хода принимают в зависимости от подвески ходовой части
и положения центра тяжести машины.
Среднее время остановки после рабочего хода с учетом выглубления зубьев
на ходу принимается: при механической трансмиссии базового трактора 4—6 сек,
а при гидромеханической и электромеханической 1,5—2 сек.
Среднее время остановки после обратного хода с учетом опускания зубьев,
соответственно, 6—8 и 2—3 сек.
Эксплуатационная производительность рыхлителя:
По = КвП, (22)
где П — техническая производительность; Дв — коэффициент использования
времени (для средних условий Кв = 0,85).
Действующие нагрузки. В процессе работы на рыхлитель действуют динами-
ческие нагрузки, значительно превышающие тяговые и весовые показатели
машины.
На зуб рыхлителя могут действовать:
а) горизонтальная составляющая сил сопротивления рыхлению Rx, опре-
деляемая по формуле (6) с учетом коэффициента динамичности = 2,5-4-3,0;
б) вертикальная составляющая сил сопротивления рыхлению Rz или R? ,
действующая вниз или вверх и определяемая по формулам (13) или (14) с учетом
коэффициента динамичности Кд — 1,4-ь1,8;
в) боковая составляющая сил сопротивления рыхлению Ry, определяемая
по формуле Rg = 0,4Rx с учетом коэффициента динамичности Кд = 1,2-4-1,5.
Приведенные значения коэффициентов динамичности соответствуют ско-
рости движения до 3 км/ч и скорости подъема и опускания зубьев до 0,5—1 ,о м/сек.
Нагрузки на зуб рыхлителя имеют пульсирующий (^л) и знакопеременный
характер (Ry и /?2) с частотой изменения от 3 до 20 гц/сек.
В среднем частота изменения нагрузок при рыхлении скальных пород и
мерзлого грунта составляет 8—10 гц, а грунта — 4—6 гц.
Расчетные схемы. При расчете на прочность все составляющие сил сопротив-
ления рыхлению (Rx, Rg и Rz) считаются приложенными на конце зуба.
266
НАВЕСНЫЕ РЫХЛИТЕЛИ
Нагрузки, действующие на основные узлы рыхлителя (зубья, раму, под-
веску, гидроцилиндры), определяются для следующих расчетных случаев:
1) на центральный зуб при максимальной глубине рыхления действуют
максимальные величины Rx и Ry и половина от максимального значения 7?®
(рис. 6, г);
2) на центральный зуб в начале заглубления действуют максимальные вели-
чины Rx и Ry и половина от максимального значения Rz (рис. 6, д);
3) на боковой зуб при наибольшей глубине рыхления действуют максималь-
ные величины Rx и Ry и половина от максимального значения Rz, причем Ry
направлена от продольной оси машины (рис. 6, е);
4) на боковой зуб в начале заглубления действуют максимальные вели-
чины Rx и Ry и половина максимального значения Rz, причем Ry направлена
от продольной оси машины (рис. 6, ж).
Для третьего и четвертого случаев проверочный расчет проводится также
при действии Ry к продольной оси машины.
Максимальные величины Rz и Rz учитываются неполностью в связи с тем,
что при их значениях, близких к максимальным, значительно уменьшаются
тягово-сцепные качества базового трактора и, следовательно, величины Rx и Ry.
Величины Rx, R , Rz, Rz подсчитывают с учетом коэффициентов динамичности.
Силы сопротивления рыхлению, действующие на зуб, передаются на раму,
гидроцилиндры и места крепления к базовому трактору в виде изгибающих и
крутящих моментов, продольных и поперечных сил.
При работе рыхлителя с толкачом нагрузки, действующие на узлы рыхли-
теля, определяются для таких же расчетных случаев, но с учетом тягового усилия
трактора-толкача Тт (рис. 6, г—ж).
Сила Тт определяется по формуле (8) с учетом коэффициента динамично-
сти К” = 2,5-ь 3,0 и принимается приложенной в середине рамы.
В этом случае сила Rx увеличивается на величину Тт, a Rz — на половину
величины возможного вертикального усилия вниз на отвале трактора-толкача
(без учета коэффициента динамичности). Силы Rz и Ry принимаются такими же,
как и при работе без толкача.
При расчете на прочность зуба все силы сопротивления рыхлению прини-
маются максимальными как при работе без толкача, так и с толкачом.
Рекомендуемые материалы. Для металлоконструкций рыхлителей общего
назначения рекомендуются низколегированные конструкционные стали.
При изготовлении зубьев из проката или коваными рекомендуют марганцово-
молибденовые стали с пределом прочности порядка 14 000—18 000 кг1смг, а для
литых — никелекремнистые стали с пределом прочности 18 000—20 000 кг/см2.
Закалка зубьев обычными способами не рекомендуется из-за образования микро-
трещин.
Для кованых и литых наконечников рекомендуют марганцовоникелевые
стали с пределом прочности не менее 14 000—15 000 кг/см?. Рабочая поверхность
наконечников закаливается до твердости НВ 535—514 или наплавляется слоем
карбида вольфрама.
Глава X
БУЛЬДОЗЕРЫ
ТИПЫ И ВИДЫ БУЛЬДОЗЕРОВ
Бульдозеры классифицируют по назначению, мощности, силе тяги базо-
вой машины, типу двигателя, а также по отдельным конструктивным призна-
кам: установке и размещению рабочего органа, системе управления рабочим
органом и т. д.
Классификация бульдозеров показана на схеме (см. вклейку).
По назначению бульдозеры делятся на бульдозеры общего назначения,
приспособленные для выполнения разнообразных землеройно-планировочных
и строительных работ в различных грунтовых условиях, и на бульдозеры спе-
циального назначения, предназначенные для выполнения определенных видов
работ, например, для прокладки пионерных дорог, снегоочистки, сгребаний торфа,
скальных работ в карьерах, подземных работ, для работы при низких отрицатель-
ных температурах и др.
По мощности двигателей базовых машин современные бульдозеры разделяются
на сверхтяжелые (при мощности двигателя свыше 300 л. с.), тяжелые (150—
300 л. с.), средние (75—150 л. с.), легкие (35—75 л. с.) и малогабаритные (до
35 л. с.).
1. Размеры бульдозерных отвалов
Номинальное тяговое усилие в т Неповоротные отвалы Поворотные отвалы
базовой машины базовой машины с бульдо- зером Высота отвала Высота отвала с козырьком Выс от а отвала Высота отвала с козырьком
в мм
0,2 0,6 0,25 0,75 400 500 300 400
0,9 1,4 1,10 Г, 80 600 700 500 600
3,0 5,0 10,0 15,0 25,0 50,0 3,6 6,0 12,0 18,0 30,0 60,0 800 900 1100 1200 1400 1800 900 1000 1300 1400 1600 2200 700 800 1000 1100 1200 1600 800 900 1200 1300 1400 1900
принят равным *20»/ 'LT,, Ве« бульдозерного оборудования ориентировочно 2. Высот» базовой машины для обоих типов бульдозеров. 3. Ппрпппттяг-Лг?3 С КОЗЫРЬКОМ .указана минимальная. ности. * А аются оптимальные значения параметров отвальной поверх-
268
БУЛЬДОЗЕРЫ
По номинальному тяговому усилию бульдозеры разделяют на
сверхтяжелые с номинальным тяговым
усилием ................................. Свыше 30 т
тяжелые............................ От 20 до 30 »
средние............................ » 13,5 » 20 »
легкие ............................ » 2,5 » 13,5 т
малогабаритные (сверхлегкие) .... До 2,5 т
Под номинальным тяговым усилием бульдозера понимается наибольшее
тяговое усилие, которое может реализовать базовая машина со смонтированным
на ней навесным оборудованием на плотном грунте при буксовании не выше 7%
для гусеничных и 20% для колесных базовых машин.
Рабочим органом бульдозера является отвал, навешиваемый на базовую
машину. Размеры отвалов даны в табл. 1.
ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
Главным параметром бульдозера является номинальное тяговое усилие базо-
вой машины с бульдозером.
Основными параметрами бульдозера являются: эксплуатационный вес:
основные рабочие скорости; среднее статическое удельное давление и смещение
центра давления (для гусеничных базовых машин), удельное напорное усилие
и удельное вертикальное усилие внедрения на режущей кромке ножа отвала.
К основным параметрам рабочего оборудования бульдозера относятся: длина
и высота отвала, параметры профиля отвальной поверхности, углы установки
отвала, наибольшая высота подъема и опускания отвала, угол въезда, скорость
подъема и опускания отвала.
Номинальное тяговое усилие бульдозера
ТН.б — Осцфкр, (1)
гДе Фкр — коэффициент использования веса базовой машины с оборудованием
по сцеплению, соответствующий допустимому буксованию движителей (см.
гл. IX); ОСц — сцепной вес бульдозера в рабочем состоянии (см. гл. IX).
Если мощность двигателя базовой машины не обеспечивает получение мак-
симального тягового усилия по сцеплению с учетом догрузки от веса бульдозер-
ного оборудования и работы со скоростью 2,5—3,0 км/ч, то за номинальное тяго-
вое усилие принимается наибольшее возможное по двигателю тяговое усилие
при скорости, близкой к указанным выше значениям.
Эксплуатационный вес бульдозера определяется как сумма эксплуатацион-
ных весов базовой машины Gg. м и бульдозерного оборудования Gg. 0:
Об = бб.м-^ Об. о- (2)
Скорость рабочего хода при отсутствии автоматизированного управления
бульдозерным оборудованием и базовой машиной выбирается в пределах 2,5—
3,0 км/ч.
Скорость обратного хода гусеничных базовых машин выбирается с учетом
типа подвески гусениц и расположения центра тяжести.
Скорость обратного хода при полужесткой и балансирной подвеске гусениц
не может быть более 7 км/ч, а при эластичной и балансирно-звеньевой — более
15 км!ч.
Для колесных базовых машин скорость обратного хода должна быть не
менее 10 км/ч.
Среднее статическое удельное давление бульдозера для гусеничных базовых
машин
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
269
где Ge — эксплуатационный вес бульдозера; Lon — длина опорной поверхности
гусениц с учетом полного погружения почвозацепов; Ъ — ширина гусеницы.
Для бульдозеров общего назначения среднее статическое удельное давление
может превышать такой же показатель базовой машины в 1,15—1,25 раза.
Положение центра давления, т. е. точки приложения равнодействующей
всех нормальных реакций грунта на движитель базовой машины, определяется
для следующих основных случаев (рис. 1, а, б и в):
Рис. 1. Расчетные случаи для определения центра давления бульдозера
а) бульдозер стоит на горизонтальной поверхности, отвал поднят в транспорт
ное положение на максимальную высоту (рис. 1, а);
б) бульдозер движется по горизонтальной поверхности с максимально воз-
можным объемом призмы волочения при одновременном резании грунта с опти-
мальной глубиной резания
(рис. 1, б);
в) бульдозер движется в
траншее по горизонтальной
поверхности без срезания
грунта, но с максимально
возможным объемом призмы
волочения (рис. 1, в).
Если пренебречь лобо-
вым сопротивлением движи-
теля, возникающим вслед-
ствие вертикального прессо-
вания грунта, а также дей-
ствием сил инерции деталей
Рис. 2. Схема сил, действующих на бульдозер,
при определении координаты центра давления
движителя и трансмиссии,
установленных на попереч-
ных валах, то в общем слу-
чае координата центра давления бульдозера может быть определена по фор-
Ggrf Ч~ Rzdj ~Н Rxhp
(4)
nwvni эксплуатационный вес бульдозера; Rz — вертикальная составляющая
вертикаль^Ю1ЦеИ СИЛ сопРотивления на отвале; N = Gg + Rz — реакция от
соппптпп„оЬ1,? СИЛ; — горизонтальная составляющая результирующей сил
соппптииггои Я На отвале; — высота точки приложения результирующей сил
сопротивления на отвале в формуле (4)
Rx ктТн.> б>
(5)
N
270
БУЛЬДОЗЕРЫ
где Тн.б — номинальное тяговое усилие бульдозера; km= 0,64-0,8 — коэф-
фициент использования тягового усилия.
Rz = Rx tg •0-,
где © — угол наклона результирующей сил сопротивления на отвале.
При определении координаты центра давления угол наклона результирующей
силы R сопротивления принимается:
а) при копании грунта плотной структуры (рис. 3) О' = 17° вниз;
б) при копании грунта в разрыхленном состоянии и перемещении разрыхлен-
ного грунта в траншее (рис. 2) v" = 0.
Расстояние от режущей кромки ножа отвала до точки приложения резуль-
тирующей сил сопротивления на отвале (Н — высота отвала без козырька):
а) при копании грунта плотной структуры (рис. 2) hp = 0,17 Н;
б) при копании грунта в разрыхленном
состоянии и перемещении разрыхленного
грунта в траншее (рис. 2) hp = 0,27Я.
Расстояние dt определяется конструк-
тивно с учетом точки приложения резуль-
тирующей сил сопротивления на отвале.
По координате х для гусеничных базо-
вых машин находится смещение центра давле-
ния от середины опорной поверхности гусе-
ниц, которое для всех расчетных случаев не
Рис. 3. Схема действия результи-
рующей силы на отвал
должно превышать Ve от длины этой опор-
ной поверхности.
Кроме рассмотренных основных случаев
для бульдозеров с номинальным тяговым
усилием выше 10 т, рекомендуется проверять положение центра давления
и определять удельные нагрузки на передней и задней опорных кромках гусе-
ниц или переднем и заднем колесах для следующих случаев:
а) бульдозер с поднятым отвалом стоит на предельном для данной базовой
машины уклоне или подъеме (но не менее 20°);
б) бульдозер движется под наибольший допустимый уклон (но не менее 20°)
с максимально возможным объемом призмы волочения при одновременном реза-
нии грунта;
в) бульдозер движется в траншее на максимально допустимый подъем (но
не менее 15°) без срезания грунта, но с максимально возможным объемом призмы
волочения;
г) бульдозер движется по горизонтальной поверхности с максимально воз-
можным объемом призмы волочения при одновременном резании грунта выглуб-
ляемым отвалом;
д) то же, но с заглубляемым отвалом.
Следует принимать: горизонтальную составляющую результирующей сил
сспротивления на отвале равной 0,67^. g, а вертикальное усилие выглубления
или заглубления —0,5 максимально возможного из условия опрокидывания буль-
дсзера. Точка приложения этих усилий принимается в соответствии с рис. 2 и 3.
Все рассмотренные расчетные случаи для определения центра давления от-
носятся к бульдозерам с неповоротным и поворотным отвалами.
Для последнего типа бульдозеров принимается прямая установка отвала —
перпендикулярно продольной оси машины.
Для всех указанных случаев отрыв передней или задней кромок опорной
поверхности гусениц или задних и передних колес от грунта недопустим.
Удельное напорное усилие на режущей кромке
где В — длина отвала.
Т». б
В
(7)
Чг -
РАСЧЕТ ОСНОВЕ! Ы X ПАРА МЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
271
Удельное вертикальное давление на режущей кромке
(8)
где рг__наибольшее возможное вертикальное усилие на режущей кромке ножа
отвала по условиям опрокидывания базовой машины относительно задних кромок
опорных поверхностей гусениц или задних колес; F — опорная площадь режущей
кромки ножей отвала.
Усилие Pz определяют по формуле
PZ — @6. М ! | 5
дав-
1----
сече-
Рис. 4. нож отвала бульдозера
О)
значения 1\, 1с и I (см. фиг. 9).
Площадь F и удельное вертикальное
ление qe определяются для двух случаев:
а) для неизношенных ножей (рис. 4,
ние I—/);
б) для изношенных ножей (рис. 4, сечение
//—//).
При определении F в обоих случаях прини-
мается установка отвала с углом резания у0,
см. стр. 272.
Значения удельного напорного усилия приведены в табл. 2.
2. Значения удельного напорного усилия
Параметры Категория грунта
I II III IV
Удельное напорное усилие в кГ]см ре- жущей кромки ножей отвала ...... До 15 20 — 30 40 — 45 >60
Удельное вертикальное усилие в кГ/см2 опорной площади ножей отвала (для не- изношенных ножей) . До 10 12 — 20 25—35 >35
Длина отвала бульдозера с неповоротным отвалом выбирается минимально
возможной из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине или наи-
более выступающих в стороны элементов толкающей рамы (не менее 100 мм
с каждой стороны).
Для работы в легких грунтовых условиях, и особенно на сыпучих грунтах,
длина отвала может увеличиваться за счет применения съемных удлинителей или
открылков, устанавливаемых под углом 15—30° к режущей кромке ножей.
Длина отвала бульдозера с поворотным отвалом выбирается также мини-
мально возможной (не менее 100 мм с каждой стороны) из расчета перекрытия
га арита по ширине базовой машины или толкающей рамы при максимально по-
вернутом в плане отвале.
плпупчяС0Г'а отввла определяется тяговым усилием бульдозера при скорости,
,, 1ЦеИ Для бУЛЬД03еРных работ, параметрами отвальной поверхности и грун-
товыми условиями. Г г
а»,г™^Я/'УЛЬД03<еР0в общ®1"0 назначения высота отвала определяется следующими
эмпирическими формулами (для Тн. б С 40 от):
272
Б УЛЬДОЗЕРЫ
для неповоротных отвалов
= 500^777-5Гн.б;
(Ю)
для поворотных отвалов
Нп= 450^7^7- 5ТН. б, (11)
где Иц, Нп — высота неповоротного и поворотного отвалов в мм.
В табл. 1 приведены рекомендуемые значения высоты отвалов бульдозеров
общего назначения для ряда номинальных тяговых усилий базовых машин и
бульдозеров, полученные по формулам (10) и (11) и скорректированные из сообра-
жений унификации.
Рис. 5. Схема построения профиля отвала
3. Основные параметры отвалов
Параметры
Для
непово-
ротного
отвала
Для по-
ворот-
ного
отвала
Угол резания у°
Угол наклона от-
вала е°............
Угол опрокиды-
вания .............
Угол установки
козырька . . .
Задний угол 0°
Радиус кривой
части отвальной по-
верхности Д ... .
Длина прямой ча-
сти внизу отваль-
ной поверхности а
55° 50 — 55°
75° 75°
70 — 75° 65 — 75°
90—100° 90—100
30- -35°
(0,8 — 0,9) Н или
по формуле (12)
По ширине
ножей
Отвалы бульдозеров общего назначения обеих типов рекомендуется снабжать
козырьком, препятствующим пересыпанию грунта через верхнюю кромку.
Высота козырька (по вертикали) должна составлять 0,1—0,25 от высоты
отвала.
Параметры профиля и форма отвала. К основным параметрам профиля отвала
относятся (рис. 5):
Н — высота отвала без козырька;
у° — угол резания при основной установке отвала;
(V — угол опрокидывания при основной установке отвала;
е° — угол наклона при основной установке отвала.
К дополнительным параметрам профиля отвала относятся (рис. 4 и рис. 5).
Нк — высота отвала с козырьком;
Рк — Угол установки козырька при основном положении отвала;
0° — задний угол при основной установке отвала.
Под основной установкой отвала понимается положение отвала, обеспечиваю-
щее его наиболее эффективную работу в средних грунтах, которые разделяются
на три основные группы:
а) несвязные грунты, например, песок с влажностью менее 5% в плотном
и разрыхленном состоянии;
С 3-точеч1
272
дл
ЛГ
где Н,
В
общей
бульдс
жений
Рис. 5,
СХЕМА
I С поворотным отвалом |-----
I ---------------------
С двумя отвала-
ми, соединен-
ными лобовыми
поверхностями
С задними
лыжами
о----------
козыр---------
В
отвала10Й подвеской
П__________
ОТНОС5।
h______I___
V'
8
। креплением к ра-
.< мам гусеничных
гележек машины
охватывающей
П
щее ei.
на тр .
а),
и раз}
рамой
'универсальной ох-
Ътывающей рамой
I
С поворотом
отвала
вручную
I
С механизи-
рованным
поворотом
от ала
Без
перекоса
отвала
С перекосом
отвала
вручную
С механизи-
рованным
перекосом
отвала
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
273
Рис. 6. Форма отвала с козырьком
б) малосвязные грунты, например, пылеватая супесь с влажностью до 10%
в плотном и разрыхленном состоянии;
в) связные грунты, например, суглинок с влажностью 10—20% в плотном
и разрыхленном состоянии.
Связные грунты как наиболее часто встречающиеся в эксплуатации, яв-
ляются определяющими при выборе параметров профиля отвала; при этом за
средний грунт принимается тяжелый суглинок с объемным весом 1,8—2,0 г/см3,
влажностью 10—20%, числом пластичности порядка 14, сцеплением около
0,5 кГ/см3 и содержанием песчаных частиц размером до 0,05 мм не более 25%.
В табл. 3 для отвалов общего назначения указаны рекомендуемые значения
основных параметров отвальной поверхности.
На рис. 5 показан порядок построения профиля отвала. Через точку О про-
водят горизонтальную прямую 2—2 и вертикальную 1—1. Далее проводят пря-
мую 3—3, отстоящую от прямой
2—2 на расстоянии Н. Затем
через точку О проводят прямую
4—4 под углом е к горизонтали.
Через точку пересечения прямых
. 3—3 и 4—4 проводят прямую
6—6 под углом Р и перпенди-
кулярную ей прямую 7—7. На
прямой 7—7 откладывают ра-
диус R, подсчитанный по фор-
муле (12). Через точку О прово-
дят прямую 5—5 под углом у0
к горизонту и к ней перпенди-
куляр 9—9. Дуга (8—8) окруж-
ности радиуса R должна пройти
через точку пересечения прямых
в точке (?!. Точка О, разграничивает прямую и цилиндрическую части отвала.
Для построения профиля козырька через точку пересечения прямых 3—3
и 4—4 проводят прямую 10—10 под углом [ф;, ограничивая ее горизонтальной
прямой 11—11, отстоящей от прямой 2—2 на расстоянии Нк.
Радиус кривой части отвальной поверхности R, высота отвала Н и углы ре-
зания у0, опрокидывания |3 и наклона е связаны между собой следующей за-
висимостью:
3—3, 4—4 и 6—6 и коснуться прямой 5—5
sin (е — у)
R = H г
• Г 1 / о ,
Sin 8 1 — Sin 1 + у-------g-
(12)
В табл. 4 приведены рекомендуемые значения параметров отвальной поверх-
ности бульдозеров общего назначения для ряда номинальных тяговых усилий
(при принудительном заглублении отвала).
Форма отвала и козырька. Для бульдозеров общего назначения рекомен-
дуются неповоротные отвалы прямоугольного очертания, а поворотные — с кри-
волинейными очертаниями боковых сторон (рис. 6 пунктир).
Боковины неповоротных отвалов следует располагать под углом 5—7° к про-
дольной оси бульдозера; для поворотных отвалов этот угол больше на вели-
ИнУ « — угла поворота отвала в плане (фиг. 7).
Боковины не должны выступать вперед за отвальную поверхность. Верхнюю
орону козырька Вк рекомендуется принимать на 200—500 мм больше ширины
0 овины капота базовой машины, но не менее Ч2 длины отвала В.
воп ”н'к;!юю сторону козырька следует принимать равной длине отвала, а у по-
ротных отвалов — длине средней части отвала или примерно 3/4 длины отвала.
ВЫм ^поворотные отвалы бульдозеров общего назначения с номинальным тяго-
Усилием выше 25 т рекомендуется выполнять сферическими из нескольких
18 в
с°родачев и др. 304
274
БУЛЬДОЗЕРЫ
Рекомендуемые значения параметров отвальной поверхности
для бульдозеров общего назначения
| Поворотные отвалы | WW 9 ИТО Eh #ОЯИС1Я оЛиГе^ $ CM 405 570 650 810 895 975
puds а вмчбнеом ИЯЯОНЕЮЛ LfOJj£ о О §
pvds я з ЕНО1ГЯЕ11 IfOjyi £ £ £ IO
pyds я fj bhheq -HtfHMOdnO LfOJ/i о g о О
pndsa Л BHHEcod IfOJX ЦОНЯОНЭ0 ю to s to g
ww я woMqchqe -оя o Eiooiqg g s 800 900 ! ; 1200 1300 1400
ww я Eiooiqg CO 700 800 1000 1100 1200
1 Неповоротные отвалы 1 pyds я EH4dl4£OH ИЯдОНЕЮЛ ITOJj£ о s о g
WW Я HlOEh ИОЯИбЯ OXHtfErf о? co о 790 890 1090 1185 1385
pyd'S s з EHOIfHEH 1TOJj£ to Ю £ К
pvd? 9 $ КИНЕЯ -iqtfHHodiio irojy; к Ю Ю tO
pyds 9 0A BHHEead IfOjX gOHSOHOQ Ю Ю s Ю to to
WW a * M woM4diqc -оя о Eiooiqg s 700 900 । 1000 1 i 1300 : 1400 : 1600
ww я vн eiooiqg 400 g 800 : 900 1 1100 1200 1400
ги s Edae -OtfqLfXQ 9И1ГИ0Л эоя OJK1 эончиенииюп 0,25 0,75 1,10 1,80 coco' 12,0 18,0 ! 30,0
Ш а КНИШЕМ Иояоевр 9И1гиоЛ зон -OJK1 ЭОНЧЬ’ЕНИМО 0,2 0,6 I i 0,9 i 1,4 CO IO 10,0 15,0 25,0
Примечания: 1. Высота отвала с козырьком указана минимальная.
2. Для углов опрокидывания, наклона и установки даны значения, соответствующие основному углу резания.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
275
частей (3 или 5), располагаемых при углами 15—30° при трех секциях и 7—15°
при пяти.
Открылки прямых неповоротных отвалов для работы в легких условиях
рекомендуется располагать под углом 30°.
Ножи открылков располагаются выше отвала примерно на V15—V2о высоты
отвала.
Рекомендуемый диапазон угла g перекоса отвалов бульдозеров общего на-
значения рекомендуется от 0 до ±6—12° при принудительном изменении положе-
ния отвала из кабины базовой машины и до ±5° — при ручном (рис. 7, а).
Угол поворота отвала в плане. Для бульдозеров с поворотным отвалом общего
назначения угол а поворота отвала в плане чаще всего принимают не менее 28°
(рис. 7, б).
Рис. 7. Схема установки бульдозерного отвала:
а — вид спереди; б — вид в плане
6)
Рекомендуется высоту подъема отвала выбирать из расчета достижения угла
въезда не менее 20—30° для бульдозеров с неповоротными и 20—25° для бульдо-
зеров с поворотными отвалами.
Величину опускания отвалов ниже опорной поверхности базовой машины
следует выбирать такой, чтобы угол между опорной поверхностью и линией,
соединяющей режущую кромку опущенного отвала с центром давления, был не
менее 20°.
Скорость перемещения отвала имеет наибольшее значение в процессе заглуб-
ления отвала при врезании. Ее следует выбирать такой, чтобы зарезание произ-
водилось только режущей кромкой (коробка жесткости отвала не должна касаться
основания забоя)
vc<vp.x^Q’ (13)
где vec — вертикальная составляющая скорости перемещения отвала в процессе
заглубления; х — расчетная скорость движения трактора при рабочем ходе;
6 задний угол отвала, соответствующий максимальному углу резания (рис. 4).
Если скорость vec )> уР х tg 0, то грунт будет дополнительно срезаться
ц°Р°аК°й жесткости отвала, что приведет к неоправданному увеличению усилия
Расчет на прочность
„ Первое расчетное положение (рис. 8, а). Внезапный упор в препятствие сред-
ней точки отвала; бульдозер движется по горизонтальной поверхности; цилиндры
находятся в запертом положении.
18*
276
БУЛЬДОЗЕРЫ
Второе (рис. 8, б). В процессе заглубления отвала при одновременном дви-
жении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней
точке отвала; цилиндры развивают усилие, достаточное для опрокидывания базо-
вой машины, относительно точки А (рис. 9).
Третье (рис. 8, б). В процессе заглубления отвала при одновременном дви-
жении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней
точке отвала; цилиндры развивают усилие, достаточное для опрокидывания ба-
зовой машины относительно точки А.
Рис. 9. Положение бульдозера при опирании на кромку ножа
отвала
Четвертое (рис. 8, в). В процессе выглубления отвала при одновременном
движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на сред-
ней точке отвала; цилиндры развивают усилие, достаточное для опрокидывания
базовой машины относительно точки В (рис. 9).
Пятое (рис. 8, в). В процессе выглубления отвала при одновременном дви-
жении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней
точке отвала; цилиндры развивают усилие, достаточное для опрокидывания
базовой машины относительно точки В (рис. 9).
Силы, действующие на отвал в каждом расчетном положении, определяются
по формулам табл. 5. В этих формулах: Gg. м — суммарный вес базовой машины
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
277
>. Расчетные формулы для усилий на отвале бульдозера
278
БУЛЬДОЗЕР Ы
и навесного оборудования; <р лах = 0,9—0,95 — максимальное значение коэф-
фициента использования сцепного веса для гусеничных базовых машин; <р пах =
= 0,8—0,85 — максимальное значение коэффициента использования сцепного
веса для колесных базовых машин; v — скорость базовой машины в момент
встречи с препятствием; g— 981 см/сек? — ускорение земного тяготения; 1А. /,
1с — размеры, определяемые по схеме (рис. 9); В — ширина отвала бульдозера;
Тм, б — максимальное свободное тяговое усилие по двигателю на рассчитывае-
мой передаче; р. = 0,65—0,7 — коэффициент бокового сдвига; с0 — суммарная
жесткость препятствия и системы навесного оборудования
со = <26>
с-1 -j- ^2
Коэффициенты жесткости препятствий Cj приведены в табл. 6.
в. Коэффициенты жесткости препятствия *
Коэффициент жесткости Ci в кГ/см Удельный коэффи- циент жесткости
' № по пор. Виды препятствий С1 в кГ/см* В ’ d в кГ/см3
1 2 3 4 5 6 Грунт I категории при заглублении отвала шириной В — 300 см под углом резания 30° 60° Грунт II категории при заглублении отвала шириной В — 300 см под углом резания 30° 60° Грунт III категории при заглублении отвала шириной В = 300 см под углом резания 30° 60° Сосновая свая с заделкой нижнего конца; удар отвалом на высоте 15 см от заделки; диаметр сваи 30 см 70 » Кирпичный столб шириной В = 65 см и площадью поперечного сечения 3900 ел/2, удар отвалом на высоте 15 см от заделки Камень (гранит) массив шириной В = 50 см 1,15 1,35 170 520 285 850 1 730 9 300 18 150 130 000 2,45 2,41 4,65 0,38 1,12 0,56 1,73 0,95 2,82 279 2600
* Федотов Н. Ф. Расчет навесного дорожно-строительного оборудования на динамические нагрузки. «Строительные и дорожные машины», 1959, № 9.
Жесткость системы навесного оборудования С2 можно ориентировочно
определить по формуле
с2 = «Об. Л, (27)
где а = 0,90-^-1,00 кГ-см/кГ — коэффициент жесткости навесного оборудования
на кг веса трактора.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
279
Коэффициент жесткости препятствия сх выбирается по табл. 6 следующим об-
разом: первое расчетное положение по 4—6 пунктам; второе и пятое расчетные
положения по 1—3 пунктам.
Для бульдозера с поворотным отвалом остаются справедливыми все расчет-
ные положения при отвале перпендикулярном к продольной оси базовой машины.
Кроме того, необходимо проверить прочность металлоконструкции при поверну-
том отвале с нагрузкой на выступающем конце ножа отвала (третье и пятое расчет-
ные положения):
Усилия в шарнирах крепления рамы неповоротного бульдозера к базовой
машине. Пусть на отвале бульдозера (рис. 10) действуют внешние усилия Рх,
Ру, Pz — в общем случае не приводимые к одной равнодействующей.
- Рис. 10. Схема действия сил в шарнирах рамы бульдозера
В шарнирах О и О возникают реакции Rx, Ry, Rz и Rx, R.” Rz.
Величины реакций Rz и Ry не зависят от вида бульдозерного оборудования
(поворотный или неповоротный отвал).
Величина реакции Rx существенно зависит от вида бульдозерного обору-
дования.
Усилие в гидроцилиидре
' (28)
где Ь, а и s — размеры, определяемые по чертежу (фиг. 10).
Величины Рх, Ру и Pz находятся по формулам (см. табл. 5) для каждого
расчетного случая.
Реакции в шарнире О'
в' __ —рха—Ргс 4- Ppi sin /.
z ~ I ’
(29)
R = + руе — рг1 cos % |
Реакции в шарнире О"
рг = 2РГ sin к — Pz — Rz-,
Ry = Ру — 2РГ cos X — Ry.
(30)
280
БУЛЬДОЗЕРЫ
Для определения боковых реакций, действующих в шарнирах, необходимо
рассмотреть усилия, действующие в плоскости рамы бульдозера.
Наиболее часто встречающаяся схема рамы бульдозера с неповоротным
отвалом и силы, действующие в ее плоскости, показаны иа рис. 11, а.
Как видно из Схемы на рис. 11, а, рама и отвал представляют собой стати-
чески неопределимую систему.
Раскрыв статическую неопределимость и учтя только эпюры от изгибающих
моментов (подкосы принимаем абсолютно жесткими), найдем реакции, действую-
щие в шарнирах О' и О".
Рис. 11. Силы, действующие в раме бульдозера:
а — рама с раскосами; б — рама П-образиая без раскосов
А. Реакции в шарнирах от действия силы Ру
(31)
RXP — ^хР
У У
1 Ар + Л<р । D р I
Л 61 ' 1 ’
—
J t — момент инерции толкающих брусьев; J — условный момент инерции части
отвала.
В первом приближении можно принимать
А = 0,15 ч- 0,16.
V
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
281
Величина At-P зависит от соотношений между £х и v:
а) при gj < v
+ +^Г (’-Е.) + (v + Е.) (»’-Й)]4г ) <32>
б) при >v > y-f|-
Лб. р = kolPy { A. [(1 - Ы v - 0,5gx] g, + А [0,5 (1 - - vgd (gx - v) +
+ ^(0,5-v)(0,5-gx)gx j; (33)
в) при gx >v
Ae p = kolPu J A- [0,5g,. - (1 - gx) v] (0,5 - v) + A (o,5 - v) (0,5 - gx) +
+ gx(o,5 —v)(gx —v)Ti—2A^-lA_-^AL11. (34)
|_ U,<J - v J J
Б. Реакции в шарнирах от действия сил Рг
1 , ^2 COS X I
h + 2h
(35)
Значения Ар; Axp и 6Х вычисляются по тем же формулам, что и в случае «А»,
с заменой gx на g2 и Ру на Рг cos X.
В. Реакции в шарнирах от действия силы Рх
Боковые реакции от силы Рх
' — R" ~ ±
хРх~*хРх h 2 •
(36)
Суммарные реакции в шарнирах О' и О"
Zx = ЖрЗ *''х = ^RxP. (37)
Другая схема рамы и отвала неповоротного бульдозера, получающая рас-
пространение в последнее время, показана иа рис. 11, б. Для нее:
Г. Реакция в шарнирах от действия силы Ру
R в = R" в — А- ДР + I р х 1 /QRA
Кхру Кхру~ h------------+P^-2h’ (38>
где
6i — ~o- + /e0(l+-o-v)+^- kxv;
\ О J О
Ap = -A(i + ^iV)LZPy; =
282
БУЛЬДОЗЕРЫ
J2 — средний момент инерции горизонтальных подкосов; Д(-р —• зависит от соот-
ношений между gj и v и вычисляется по формуле (32) при < v; по формуле (33)
t
при £i >v>O,5-j—У— и по формуле (34) при >v.
1 ~ S1
Д. Реакции в шарнирах от действия силы Рг cos X
р'хР = R"xP = 2 I" Ap-n,A‘P + PrCOS 4тг] (39)
x/r xr L 61Л r 2h J '
Величины Др, Д/р и бх вычисляются по тем же формулам, что и в случае «Г»,
с заменой на g2 и Ру на Рр cos л.
Е. Реакции в шарнирах от действия силы Рх
Rxpx= RxPx* ~lh~’ (40)
Суммарные реакции в шарнирах
*Х = У^ХРХ> Р'х = Жрх. (41)
Усилия в шарнирах крепления рамы поворотного бульдозера к базовой ма-
шине. Пусть на отвал бульдозера, повернутого на угол ф (рис. 12), Действуют
внешние усилия Рх, Ру и PZt параллельные осям х, у и z и в общем случае не при-
водящиеся к одной равнодействующей. В точках О' и О" присоединения рамы
бульдозера к базовой машине действуют реакции R и р , а в точках Oj и О]
крепления раскосов, соединенных с отвалом действуют усилия 7' и 7". Кроме
того, отвал связан шаровым шарниром с рамой в точке 0.2, где действуют усилия Q.
Усилия на раму от гидроцилиндров Рр
Расчетные формулы для определения усилий, действующих в точках 0{,
Oj и 02, представлены в табл. 7.
В формулах (табл. 7) величины т,п, t и /' определяют по рис. 12, б, а знаки
перед правой частью показывают принятое направление силы относительно осей
(рис. 12, а).
0,5Z cos ф ’
Суммарные реакции в точке 01
гр' _ гр . гр' , гр' е гр' гр'
lz~ZilzP^ iy-Z^yPy Ix-Z^xPp
Суммарные реакции в точке О[
T'z = ^T"zPi; Т"у = ^Т"цР-, Tx^^T"xPe
Суммарные реакции в точке О2
(43)
(44)
(45)
(46)
РАСЧЕТ ОСНОВНЫX ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
283
7. Формулы для определения усилий
Внешние усилия Направ- ления осей Точки приложения реакци й
°; °, °2
рх X = ь . X х b — а sin ф sin а' _ у - Р cos (а' + ф) х г" = ° Qx — у _ а Х cos a' cos ф _ cos (ф 4- а') х
У > b Г == -г—У X У Ь — d sin ф cos а' р Х cos (а' + ф) х /; = 0 Qy- b-dx cos a' sin ф Х cos (а' + -ф) Рх
2 , а Т ^ — Р — z х 1 т" = Р Z х 1 (?г = 0
РУ рг X т'х = 0,25а ( 1 — а2) X X tg а'Ру т'х — (1,25а — 0,25а3 — - 1) tga"Ру Qx = - т'х -- Тх
У 7^ = 0,25а (1 - а“) т" = (1,25а —0,25а3 — У \ ’ ^у--[ру + т''у~т'у}
2 т' =-0 Z /'^0 ^—~ру
X У Т «я 0 т”х = °
ф=° / = 0 <2^0
2 Т'г = -рг* X -Л 2m 1 1 Т"г = ~Рг^ х IXL. х П ут 1 1 ) *г = Рг('+Ах}
284
БУЛЬДОЗЕРЫ
Вертикальные и горизонтальные реакции в шарнирах О' и О" определяют
по рис. 12, а.
Рис. 12. Усилия, действующие на отвале поворотного
бульдозера
Вертикальная реакция в точке О'
= + Ру^------Рг (4 + 0,5). (47)
Вертикальная реакция в точке О"
P'z=Pz~- р'г- (48)
Горизонтальная реакция в точке О'
+ (49)
Горизонтальная реакция в точке О"
РУ = Ру + РУ (5о)
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
285
Для определения боковых реакций, действующих в точках О' и О", рассмо-
трим раму и все усилия, действующие в ее плоскости (рис. 13).
Усилия Ту и Ту, действующие в точках О' и О", не оказывают влияния на
боковые реакции в шарнирах.
Рис. 13. Усилия, действующие на раму поворотного бульдозера
Боковые реакции в шарнирах О' и О" от силы Qv
р' _____________________ р" __________I ~j- 2п_____ „
х(2у х(2у 2kt + 2 + 2и + и2
Боковые реакции в шарнирах О' и О" от силы Qx
~ ^xQx = 0^.
Боковые реакции в шарнирах О' и О" от силы Рг cos /.
Р'„ _р"_ _ pccos X £ (и- l)(3-4g2) + 6(1 -g)
xPr КхРг 2h S 1 + + п + „2
Боковая реакция в шарнире о' от сил Т'х и т'х
R' — -t. 3 + Зга + 3/г, — fetp,2 „
хТх 4 1 + /гх + и + и2 1 х +
। Г|_____v ф 3 + Зга + 3fex — fejv2 i ,
L 4 + и + и2 + 1 ’ J 1 х •
Боковая реакция в шарнире о" от сил Тх и Т"
R" = v . 3 + Зя + 3/г, — kpv2
xTx 4 ~ 1 + /jj + + Я2 1 x +
+ Г i___ Н . 3 + Зи + 3/г, — kjji2 „
L 4 йх + я + и2 + I J 1 х •
(51)
(52)
(53)
(54)
(55)
286
БУЛЬДОЗЕРЫ
Суммарные боковые реакции в точках О' и О"
= < = (56)
В уравнениях (51)—(56), кроме величин, значения которых ясны из рис. 13,
дополнительно обозначено
,7 2/1, Н
«1 = -------г- cos п = —~.
Л I h
Отношение берется из графика на рис. 14 в зависимости от мощности
71
двигателя.
Рис« 14. График отношения моментов инерции в зависимости
от мощности двигателя
Неповоротный бульдозер. Рама неповоротного бульдозера состоит из тол-
кающих брусьев 1, раскосов 2 и боковых тяг 3 (рис. 15). Пусть в точке О — месте
крепления толкающего бруса к трактору — действуют реакции Rx, Ry, Rz;
величины этих реакций определены ранее.
Расчетными сечениями толкающего бруса будут: сечение I—I — у места
крепления раскоса 2 к толкающему брусу; сечение II—II — у места крепления
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
287
боковой тяги 3 к толкающему брусу; сечение III—III — у места крепления тол-
кающего бруса к отвалу *.
Напряжения в опасных точках расчетных сечений
(57)
R
у vl т -м.
ffnifs
Поворотный бульдозер. Рама поворотного бульдозера представляет собой
арочную конструкцию с вертикальными раскосами (рис. 16).
Рис. 16. Расчетная схема рамы поворотного бульдозера
В точке О — месте крепления рамы к базовой машине — действуют реак-
ции Rx, Ry, Rz. В месте крепления вертикальных раскосов действуют усилия Тх,
Ту, Tz. Влиянием изгибающих моментов от эксцентричного приложения сил
пренебрегаем. Расчетными сечениями для рамы будут: сечение I—I, сечение II—II
и сечение III—III
P^(l-%) I Rz |Л(1 - К) Ry + Ty
ffI - --- + —---- < м.
а
п
Точка О, в которой приложены реакции, вообще говоря, смещена относительно
оси бруса, что приводит к дополнительным изгибающим и крутящим моментам в расчет-
ных сечениях. Как показывают расчеты, влияние этих дополнительных факторов незна-
чительно и ими можно пренебречь.
288
БУЛЬДОЗЕРЫ
ат 11^1 ^ + а cos + П <u + a cos W - (| Ry\ + N)a cos 1 “^n +
, . «-+ДапЧ1<№ '(58)
В уравнениях (57) и (58) знаки соответствуют направлениям сил, указанным
на рис. 16 и 17; Wx, Wy, Wz и F — моменты сопротивления изгибу и площади
поперечных сечений; [о]—допускаемое напряжение.
Расчет деталей бульдозерного оборудования
а) Кронштейн крепления толкающих брусьев к базовой машине
На кронштейн крепления (рис. 17) действует в точке О изгибающее R и растя-
гивающее или сжимающее усилие Rx
R = (59)
Величины Rz и Ry определяют по формулам, указанным выше. Напряжение
в опасном сечении I—I
Рис. 17. Кронштейн крепления толкающих
балок бульдозера
Рис. 18. Шарнир универсаль-
ной рамы
где W = 0,1£)3 р — \~~D~) I — момент 'сопротивления сечения в см3; F =
Г / d Vi
= 0,785£>3 1 — ( -jj ) — площадь сечения в см2.
Кронштейн крепится болтами к базовой машине. Болты рассчитываются по
усилию, определяемому опрокидыванием фланца относительно ребра а—а
(рис. 17), перпендикулярного линии действия силы R.
Усилие в г-ом болте
2 4 п
(61)
где п — число болтов; ц — расстояние от ребра а—а до i-ro болта.
б) Шарнир универсальной рамы (поворотный бульдозер)
На шаровой шарнир рамы (рис. 18) действуют усилия Qv, Qv и Qz.
Удельное давление на шаровую поверхность
Р
(62)
где F — площадь проекции рабочей части сферы; [р ]—допускаемое удельное
давление.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
289
Изгибающий момент в сечении /—I с учетом возможных сил трения
м = Qi /ГТТ.
где / = 0,18-ь 0,22 — коэффициент трения.
Напряжение в сечении I—I
Pj ’
где — момент сопротивления изгибу; Р2 — площадь сечения /—I.
в) Основные ножи отвала
Основной нож крепится к нижней части отвала болтами 1 (рис. 19).
(63)
(64)
(65)
Рнс. 19. Крепление основного ножа к отвалу
Усилия, действующие на нож в точке О: Ру и Рх.
Разложим силы Рх и Ру на составляющие, перпендикулярные и параллель-
ные оси ножа
Р^ = Pz cos у — P^siny; 1
Pg = Рг sin у + Ру cos у. )
Расчетная схема иожа зависит от направления силы Р^.
При Рт| > 0 схема имеет вид, указанный на рис. 20, а, а при Р п <Г 0 — на
рис. 20, б.
Рис. 20. Расчетная схема ножа отвала
Усилие Pg во всех случаях воспринимается силой трения, развиваемой за
счет затяжки болтов 1 (рис. 19).
Напряжения в опасном сечении I—I для схемы по рис. 20, а
Pl
F '
<У =
(66)
19
Бородачев и др. 304
290
БУЛЬДОЗЕРЫ
Напряжения в опасном сечении I—I для схемы по рис. 20, б
W т F
В формулах (66) и (67) W = 563 — условный момент сопротивления изгибу;
F -= 3062 — условная площадь поперечного сечения.
(67)
Количество болтов, воспринимающих нагрузку,
30S
где t — шаг болтов.
Вертикальное усилие, действующее на один болт:
для схемы по рис. 20, а
у — -Pg (z Zi Z2)
- nz2 ’
для схемы по рис. 20, б
(68)
(69)
Горизонтальное усилие, действующее на один болт
Т = . (70)
г) Боковые ножи. Боковой нож крепится к нижней части отвала болтами 1
(рис. 21). Усилия Рх, Ру и Рг действуют на боковой нож в точке О.
Разложив силы Ру и Pz по осям г) и получим
Р^ = Pzcosy — sin у: 1
Р% — Pz cos у + Ру sin у. J
Расчетная схема ножа зависит от направления силы Р^.
При P-q > 0 опасным сечением является сечение I—{ изгибающий момент
в этом сечеиии
— P^li,
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
291
а наибольшее напряжение
<Т1 =
(72)
г, Л ’
где W± = 2,563 — момент сопротивления сечения I—I; F± = 1563 — площадь
поперечного сечения.
При 7\ < О опасным сечением является сечение II—II', изгибающий момент
. „ Рис. 22. Расчетная схема крепления боко-
где t — шаг болтов (рис. 21). - вого ножа
Принимаем, что под действием
усилия P(i нож опрокидывается относительно ребер а—а и а—а' (рис. 22).
Нормальное усилие на г-ом болте первого ряда
, 15Р.ПЙ 0,257’ 6/,
Д ______Л _ г |_ ___________*1 _____
1 22^ 4z22 + (6-z2)2] ’
а нормальное усилие на i-ом болте второго ряда
' ' »И+(‘-'=)Т
(75)
(76)
Касательное усилие, воспринимаемое Z-ым болтом
(77
где о — расстояние линии действия силы Рх до центра тяжести расположения
болтов;
И — расстояние от центра тяжести расположения болтов до г-го болта одного
ряда.
д) Отвал. Расчетным является приложение нагрузки в середине отвала.
Опасное сечение — сечение, в котором приложены нагрузки. Изгибающие мо-
менты в горизонтальной и вертикальной плоскостях и крутящий момент опреде-
ляются по известным реакциям, действующим в шарнире соединения толкающих
брусьев или рамы с рамой базовой машины и усилиям в механизмах управления.
Основную часть нагрузки воспринимает нижний пояс жесткости. Поэтому
момент инерции и момент сопротивления следует принимать по. сечению нижнего
пояса жесткости (рис. 23).
19*
292
БУЛЬДОЗЕР Ы
Толщина лобового листа 6 в зависимости от номинального тягового усилия
ориентировочно выбирается следующим образом:
Номинальное тяговое
усилие Тн в m
До 3
» 5
» 15
» 25
Более 25
Толщина лобового
листа в мм
б
8
10—12
12—14
14
Верхний пояс жесткости определяется конструктивными соображениями.
Расчет остальных элементов не отличается от расчета аналогичных деталей
общего машиностроения.
Расчет производительности бульдозеров. Про-
изводительность бульдозеров при перемещении'
грунта вперед
Рис. 23. Коробка жесткости
отвала
п- 3600g К в v ч/
Пт =------ Ку
(78)
где Кв — коэффициент использования по времени;
Ку — коэффициент,
уклона местности
бульдозера:
учитывающий влияние
на производительность
а) прн работе на подъемах
от 0 до 5%
» 5 » 10%
» 10 » 15%
К = 1,0-5-0,67
7Г =0,674-0,5
Ку=0,54-0,4
б) при работе на уклонах
от 0 до 5% .................................
» 5 » 10%................................
» 10 » 15%..............................
» 25 » 20% ..............................
К =1,04-1,33
К = 1,334-1,94
К = 1,944-2,25
Ку=2.254-2,68
q — объем грунта перед отвалом в плотном теле в ж3;
_ ВН21
д~ 2 tg Q ’
(79)
где.В — длина отвала ъм;Н — высота отвала в м; g — коэффициент потери грунта;
q — угол естественного откоса грунта;
7-р 7-га Lp + Ln
с = ——- Н—-------------1 ---------1- 2tH + tc + to > (80)
Oj V2 Vg
где Lp — длина пути резания (6—10 ж); Ln — длина пути перемещения грунта
в м; — скорость движения при зарезании (0,4—0,5 м/сек); и2 — скорость
движения при перемещении грунта (0,9—1,0 м/сек)-, v3 — скорость обратного
(холостого) хода (1,1—-2,2 м/сек); tH — время, необходимое на разворот (10 сек);
tc — время на переключение передач (4—5 сек); t0 — время на опускание отвала
(1—2 сек).
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРОВ
293
Производительность универсальных бульдозеров при планировочных ра-
ботах
__ 3600 (В sin а — 0,5) LKb
П т ~F~L \
"(т + tn)
(81)
где п — число проходов по одному месту; tn — время на разворот трактора в сек:,
V — скорость движения трактора при работе (0,8—Г м/сек); а — угол установки
отвалов в плане в град; L — длина планируемого участка в м; В — длина отвала
в м; 0,5 —• величина перекрыши проходов в м; Кв — коэффициент использования
рабочего времени (0,8—0,85).
Глава XI
СКРЕПЕРЫ
ТИПЫ И ВИДЫ СКРЕПЕРОВ
Скреперы предназначены для копания, перемещения и послойной отсыпки
грунтов I—IV категорий с дальностью возки до 3000 м.. Скреперы различаются:
а) по ходовому оборудованию — на прицепные, полуприцепные и само-
ходные;
б) по емкости ковша — малой (до 3 л3), средней (от 3 до 10 л3) и большой
(свыше 10 м3);
Рис. 1. Скреперы:
I — прицепные: а — двухосный к гусеничному трактору; б — одноосный к гусеничному
трактору; в — двухосный к двухосному колесному тягачу;
II — полуприцепные: г — к двухосному колесному тягачу; д — к одноосному тягачу;
е — к двухосному тягачу с ведущей осью скрепера; ж — к одноосному тягачу с ведущей
осью скрепера;
III — самоходные' э — на гусеничном ходу; и — на шасси автогрейдера; на колес-
ном ходу
в) по способу разгрузки ковша — с принудительной, полупринудительной
и свободной выгрузкой;
г) по управлению рабочими органами — с канатным, канатно-электрическим
и гидравлическим управлением.
Прицепным скрепером называется скрепер, вся весовая нагрузка которого
(собственный вес и вес грунта в ковше) передается на опорную поверхность через
колеса скрепера (рис. 1, а, б и в).
Для скрепера, показанного на рис. 1, б, принято, что центр тяжести его
находится в плоскости оси задних колес.
ТИПЫ И ВИДЫ СКРЕПЕРОВ
295
Основные данные по прицепным скреперам
296
СКРЕПЕРЫ
Основные данные по полуприцепным скреперам
Емкость ковша (геометрическая) в м& 1 с двухмоторным двигателем 23 340 340 5 1 7,6—51,0 7,6 3385 292 495 33,5—33 33,5—33 85,99 45,13
о? 700 700 0—62 3340 412 622 33,5—33 37,5—51 77,0
30—32 450—700 335—430 3 1 0-72; 0-62 0—13,6 3640—3340 485—412 612—622 37,5—39 37,5—51 67,5—72
24 430 335 3 1 ! 0—54,5 ! 0-9,7 j 'атное ательная 3660 | 432 545 37,5—39 37,5—39 54,2
со 336 227 4 0—47,5 0-6,5 электрокак олупринуд! 3120 । 342 610 27,00—33 27,00—33 36,3 72,6
с одномоторным двигателем 10,7 148 148 4 1 | 0—38 1 0—5 ическое, :льиая, п 2950 I 356 685 29,5—25 29,5—25 34,0
18—20 300—475 4 2 0—58 1 0—13,3 Г идравл Принудите ' 3050—3100 । 406—508 508—723 : 33,5—33 33,5—33 35,8—38,7 67,1—74,1
) 91—И 238—260 4—9 1—2 5,1-57,5 8,4—12,5 3050—3150 1 457—482 1 508-609 27,00—33 27,00—33 27,4—31,4 53,5—59,4
10-12 250—290 4-5 1— 2 4,3—51 0,6—12,5 2900-2980 260 (неогра- । ниченная) 1 406-457 | 24,00—25 24,00—25 20—22,7 40—44
| 8-9 148—170 4 4 50 13,8 2600 280 455 23,5—25 23,5—25 11,5 1 26,5
Параметры Наибольшая мощ- ность в л. с Число передач: переднего хода . . . заднего хода .... Скорость в км/ч при движении: вперед назад Управление Разгрузка Ширина захвата ков- ша в мм Глубина резания в мм Толщина разравни- ваемого слоя в мм . . . Размеры шин: передних колес . . . задних колес .... Вес в т: без груза с грузом
ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СКРЕПЕРОВ
297
Полуприцепным скрепером называется скрепер, часть весовой нагрузки
которого передается на тягач через сцепное устройство (рис. 1, г, д, е и ж).
Самоходным скрепером называется скрепер, у которого конструктивный вес
и вес грунта в ковше передается на опорную поверхность через ходовые колеса
или гусеницы (рис. 1 з, и, к).
Основные параметры скреперов приведены в табл. 1—3.
3. Основные данные по полуприцепным скреперам с мотор-колесами
Параметры Емкость ковша (геометрическая) в
15,6 31,3 75,2 108
Наибольшая мощность в л. с. 432 992 2912 3744
Количество двигателей .... Скорость в км/ч для движения 1 2 4 4
вперед . . 0 — 25,7 0 — 25,7 0—25,7 —
назад Управление Разгрузка 0 — 25,7 0-25,7 Электриче Полупринуди 0 — 25,7 с кое тельная —
Ширина захвата ковша в мм 3048 3048 3048 2140
Глубина резания в мм . . . Толщина разравниваемого слоя в мм . Размеры шин и количество слоев: Регулируется от условий работы То же 342 735
передних колес 75X30 75X30 98X40 98X40
задних » ..... Вес в т: 75X30 75X30 98X40 98X40
с грузом 61,0 119,4 255,8 389,3
без груза 33,8 61,0 128,7 149,3
ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СКРЕПЕРОВ
Ковш скрепера является основным рабочим органом, определяющим общую
компоновку и конструкцию машины в целом. Геометрию ковша определяют
ширина ковша Ь, длина L и высота Н. Емкость ковша
V -=HLb. . (1)
Ширина ковша Ь, т. е. расстояние между его боковыми стенками, определяется
конструктивными соображениями. Целесообразно назначать колею задних колес
скрепера, равной колее гусениц или колес тягача. Тогда ширину ковша определяют
из следующего выражения:
ь = кт вк 2Д&, (2)
где Кт — колея колес тягача; Вк — ширина пневматической шины колеса;
— необходимый зазор между наружным краем шины и внутренней поверхно-
стью боковой стенки ковша; обычно принимают ДЬ = 30 <- 60 мм.
Для перевозки по железной дороге без разборки ширина скрепера должна
быть на 20—30 мм меньше ширины железнодорожного габарита, а ширина скре-
пера большей емкости (10 л3 и более) на 30 мм меньше габарита Т по ГОСТу
Ширина ковша b и габаритная ширина В скрепера связаны следующей за-
висимостью:
А = b Д- 2ДВ, (3)
где ДВ — представляет собой сумму толщины боковой стенки и ее накладок же-
сткости, толщины несущей боковой тяги передка и зазоров, необходимых для
298
СКРЕПЕРЫ
взаимных перемещений узлов в работе. Размер В окончательно устанавливается
при рабочем проектировании.
При известной геометрической емкости V проектируемого скрепера соотноше-
ния между длиной и высотой ковша предварительно выбирают по табл. 4.
Длину и высоту ковша определяют по следующим формулам:
4. Отношение длины
ковша к высоте
I Емкость ковша (гео- ! метрическая) | в м3 Отношение длины к вы- соте О, == = L/H
4 — 6 1 — 0,816
6—8 0,91 — 0,8
10—12 0,96 — 0,85
15-18 1,0
(4)
Объем грунта в ковше с шапкой
hl 2
VM*
(5)
где q — угол естественного откоса грунта.
Окончательно размеры ковша определяют
конструктивными параметрами и тяговым расче-
том. Следует иметь в виду, что удлинение ковша
увеличивает колесную базу скрепера и пролет
между опорами конструкции ковша и передка, что непосредственно связано
с прочностью и весом этих узлов. Удлинение ковша увеличивает также силу тяги.
Необходимую тягу для движения скрепера при его заполнении вычисляют
по формуле Петерса
Pm = (G + Vyp) f + ЬН2ур (ур + х) + (kb + ЬНур) h, (6)
где Н — высота грунта в ковше; V — объем грунта в ковше; G — вес скрепера
(ориентировочно G=aV, а = 0,9 1,1 — коэффициент металлоемкости); f —
коэффициент сопротивления качению скрепера (см. гл. VI); ур = Rpy — объем-
ный вес рыхлого грунта; у — объемный вес грунта в плотном теле (табл. 5);
5. Объемный вес в плотном теле,
коэффициент разрыхления грунтов и коэффициент наполнения ковша
Г рунт Объемный вес у в кг/м3 Коэффициент разрыхления kp Коэффици- ент напол- нения kH
Сухой песок Песок влажностью 12—15% Чернозем и подзолки влаж- ностью 12—15% • • Супеси, суглинки влажностью 4-6% Сухая глина ........ Дресва (выветренная скала) 1500—1600 1600—1700 1500—1600 1600—1800 1700—1800 2500—2600 1,10 1,10—1,20 1,30—1,35 1,20—1,40 1,20 — 1,30 1,50—1,70 0,6—0,7 0,7 —0,9 1,1—1,75 1,1 —1,2 1,0—1,1 1,0—1,1
kp — коэффициент разрыхления грунта (табл. 5); k — коэффициент сопротивле-
ния грунта резанию (табл. 6); h — глубина резания; у = 0,5 — 0,7 — коэффи-
циент объема призмы волочения перед заслонкой; р = 0,4 4- 0,6 — коэффициент
трения призмы грунта о грунт; х — коэффициент, равный для глины 0,24—0,31;
суглинка и супеси 0,37—0,44; песка 0,46—0,50.
ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СКРЕПЕРОВ
299
6. Коэффициент сопротивления резанию ножом скрепера различных грунтов k
Грунт Коэффициент k в кг1м?
Песок и слабый песчаный грунт Супесь и суглинок Суглинок, глина, дресва 5000 — 7000 8000—10000 До 12000
7. Величина выступа среднего ножа
Скрепер Емкость ковша в Л13 Угол реза- ния в град Вылет сред- него ножа относитель- но крайних в м Приращение глубины ре- зания сред- него ножа в м?
Прицепной Д-541 . . . 3,0 30—35 0,075 0,040
» Д-374 . . . 6,0 35 0,195 0,097
» Д-213 .. . 10,0 35 0,195 0,097
Полуприцепной Д-357Г 9,0 35 0,170 0,085
Потребная тяга для перемещения скрепера, определенная по формуле (6),
обеспечивает заполнение ковша «с шапкой» при работе на средних грунтах — су-
песях и суглинках нормальной влажности 8—17%; при работе на тяжелых и
переувлажненных глинистых грунтах ковши загружаются только до геометри-
ческой емкости, а при работе на сыпучих грунтах и мелком ракушечнике
до 70% от геометрической емкости ковша.
Значение силы тяги Рт должно быть всегда меньше или равно свободной
тяге тягача и толкача
Рт < Т'т + ^Гт,
(7)
где Т'т = Оту>оппг — свободная сила тяги тягача; Gn — сцепной вес тягача;
Vonm — оптимальное значение коэффициента сцепления на грунте естественной
структуры (для колесных тягачей уопт = 0,55 4- 0,65, а для гусеничных
^опт~ 0,80 4- 0,85); Т'т— свободная сила тяги толкача; ф = 0,8 4- 0,85 —
коэффициент совместности работы толкача и тягача.
Для соблюдения условия (7) необходимо, чтобы толщина стружки в процессе
заполнения ковша уменьшалась.
В начале загрузки, когда в ковше нет грунта, сопротивление заполнению
имеет наименьшее значение; при этом толщина стружки максимальна.
По мере заполнения ковша толщина стружки должна уменьшаться для
поддержания тягового усилия на допустимом уровне. В конце загрузки стружка
должна быть минимальной.
В процессе загрузки ковша толщина стружки никогда не уменьшается
равномерно из-за непостоянства свойств грунта и ряда факторов, действующих
в зоне резания и разрушения стружки и не поддающихся учету.
Минимальная толщина стружки в конце наполнения зависит от вида и со-
стояния разрабатываемого грунта; чрезмерное уменьшение толщины стружки
приводит к прекращению заполнения ковша, так как тонкая стружка разрушается,
измельчается и не может преодолеть противодавления грунта при входе в ковш.
Условия заполнения ковша улучшаются в случае применения ступенчатых
ножей (рис. 2), средняя часть которых значительно шире крайних (рис. 3).
300
СКРЕПЕРЫ
При определении сопротивления резанию (в случае ступенчатых ножей)
площадь поперечного сечения стружки подсчитывают по формуле
F = (6 — &х) !г ф &хйх, (8)
где b — ширина ковша; &х — ширина среднего ножа; йх — глубина резания
среднего ножа (табл. 7); h — глубина резания крайних ножей.
Рис. 2. Схема конструктивного выполнения ножей скреперов:
а — ножи прямоугольные; б — ножи ступенчатые
Применение ступенчатых ножей сокращает время и путь загрузки скрепера
на 10—15% , повышает коэффициент наполнения на 18—20% по сравнению с пря-
моугольными ножами, но ухудшает планирующую способность скрепера. Для
сыпучих грунтов применение ступенчатых ножей преимуществ не дает.
Рис. 3. Профили ножей:
а — прямоугольный; б — ступенчатый
Графический анализ заполнения скрепера грунтом проводится с помощью
формулы (6) следующим образом (рис. 4).
Вычерчивают ряд призм наполнения, поверхности которых наклонены под
углом естественного откоса, а вершины расположены на общей вертикальной
линии.
На этой же схеме вычерчивают про-
филь ковша так, чтобы режущая кромка
его ножей была на 10—25 см левее верти-
кальной линии вершин призм. Для каж-
дой из намеченных высот наполнения Ях,
Я2 и Н3 определяют значения Fx, F2, Fa
площадей, умножением которых на выб-
ранную ранее ширину b ковша вычисляют
объемы 1/х, 1/2 .... наполнения ковша
Рис.'4. Схема для определения разме- в Данный момент. „
ров ковша скрепера Затем для каждой из высот йх,
Н2 • • . находят по формуле (6) составляю-
щие полного сопротивления, не зависящие от глубины копания й, и строят гра-
фик (рис. 5) этих составляющих в зависимости от Н. На этом же графике отклады-
вают суммарную силу тяги. Разница ординат этих кривых показывает, какая
ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СКРЕПЕРОВ
301
доля тяги идет на сопротивления, связанные с глубиной копания h. Величина
текущего значения h на основании формул (6) и (7):
т’т + ЪТ'т- [(G + VYp) f + ЬН2ур (№ + х)]
(6 + Ну?) b
(9)
Процесс наполнения происходит до тех пор, пока
А ^min-
Для прямых ножей можно принять
Amin = 0,08 ч- 0,1 ж,
а для ступенчатых
Amin = 0,12 -г- 0,18 м.
Расчет производительности скреперов. Производительность тракторных
скреперов определяют по формуле
П = , 360,0VK^______- .з/ч, (10)
kp (тг++++tn+2М
где V — геометрическая емкость ковша в ,и , к,, — коэффициент использования
рабочего времени (0,85—0,9); kp—коэффициент рыхления грунта (табл. 5);
/гн — коэффициент наполнения ковша
(табл. 5); — путь набора грунта
в м; 12 —• путь разгрузки грунта
(3—10 .и); /3 — путь груженого хода
в м; /4 — путь холостого хода в м;
— скорость движения при наборе
грунта в м/сек (0,65 ч-0,8) щ; v2—ско-
рость движения груженого скрепера
в м/сек (0,55 ч- 0,75) omax; v3 — ско-
рость движения при разгрузке в м/сек
(0,6 ч- 0,75) of, о4 — скорость движе-
ния порожнего скрепера в м/сек
(0,75 ч- 0,85) t>max; tn — время, необ-
ходимое для переключения передач
(5—6 сек)-, tnoe — время, необходимое
для поворота в конце участка (15—
20 сек)-, Uj — скорость на I передаче;
vnw — наибольшая транспортная ско-
рость тягача на ровных участках.
Путь набора грунта
/ V А „ kn
1 “Д7Ш7 + °-5- <п)
Рис. 5. Тяговые усилия и суммарное со-
противление в зависимости от высоты
и объема грунта в ковше
k — i 2___1 5 Учитывающий неравномерность толщины стружки;
Максима пкний эсРФИциент потери грунта из призмы волочения.
угол подъема атах при движении груженого скрепера
атах = arc sin --------- ф,
I г '
(12)
302
СКРЕПЕРЫ
где Р — тяговое усилие на ведущих колесах по двигателю; G — вес груженого
f
скрепера; ф = arc, sin —— (f—коэффициент сопротивления перекатыва-
нию).
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
Определение внешних сил и расчет на прочность узлов и деталей проводится
для положений скрепера, соответствующих наибольшей нагрузке при нормальной
эксплуатации (конец резания, транспорт и т. п.)
Анализ работы скрепера позволяет установить следующие основные расчет-
ные положения.
1. Конец наполнения ковша с включенным механизмом подъема ковша.
Рис. 6. Первое расчетное положение скрепера
2. Транспортное положение при повороте передних колес относительно про-
дольной оси скрепера на 90°.
3. Транспортировка груза по грунтовой дороге.
4. Положение предельной устойчивости.
Нагрузки определяются для прицепного и самоходного скреперов.
Расчет полуприцепного скрепера является частным случаем расчета самоход-
ного скрепера (Та = 0).
Первое расчетное положение самоходного скрепера (рис. 6). Скрепер переме-
щается прямолинейно по горизонтальной поверхности естественной плотности;
ковш наполнен грунтом с шапкой; передние и задние колеса ведущие; каждое
колесо развивает максимально возможную касательную тягу по двигателю, скре-
пер работает с толкачом (сила тяги толкача Тт); вертикальная реакция на ноже
направлена вниз RH-= a^W.
Скрепер опирается на грунт всеми колесами. Реакции на ноже и колесах нахо-
дят по формулам (рис. 6)
2/4; = -7ТГ7Г km (г + <7) + (G + /г + Glc + п-----1-----X
L + fh\ -±r + f + f?P
' X [2Т„ + 2Т3 + Tm-(G 4- Gm) f] (lH — fr) — Gm (xm 4- L)
. Rh = -j--5-----VTn 4- 27X + Tnl- (Gm + G) /];
" + f + fep
2R3 — G -f- Gm RH — 2Rn\
(13)
S W = 2T„ + 2T3 4- Tm — (Gm + G) f- RHf3p.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
303
Момент, действующий на опорно-сцепное устройство (рис. 7)
Мш ~ Gm (хт + а) + 2Rna + 2 (Tn Rr-wj (г + &) + 2Rnfr. (14)
Вертикальная и горизонтальная нагрузки в шарнире
V = Gm~2Rn, 1
I (15)
Н = - 2Тп + 2Rlm. j
Усилие по подъемному полиспасту или гидроцилиндру (рис. 8).
S = -д~ [— Gm(xm + с) -|- 2Rnc + 2Мп + 2ТпЬ 4- 2Rmnb — Gfl (с — d)j, (16)
Рис. 7. Действие сил и момен- Рис. 8. Действующие усилия в шарнире передка
та на опорно-сцепное устрой- скрепера
ство тягача
(17)
Усилия на шарнире передка (рис. 8):
= —Gm+ 2Р„ —Gn—Scosa;
Rar = ЪТп — 2Rmn + S sin a.
Расчет ведется для двух значений коэффициента а в формулах (13)
a = 0 и a = 0,2.
Задние колеса полностью разгружены и приподняты над землей. Скрепер дви-
жется, опираясь на передние колеса и режущие ножи ковша (рис. 9).
Вертикальные реакции:
о — — о ~Ь m (г ~ь .
=. Gm— 2Rn-]-G.
Сопротивление на кромке ножа
~ н— ZRinn-
Нагрузки на опорно-сцепное устройство (рис. 7)
и = - Gm(xm + а) + 2Rna + 2 (Тп _ Pmra) X (г + &) + 2Rnrf-,
У = Gm— 2£>п- н = _2Тп + 2Rmn.
(18)
(19)
(20)
304
СКРЕПЕРЫ
Усилие по подъемному, полиспасту или гидроцилиндру
S — [ Gm (хт + с) + 2Rnc + 2Rnfr + ZTnb — Gn (с — d)]. (21)
Если при канатном управлении по уравнению (21) получится S <3 0, то
ковш повернется и скрепер встанет на колеса.
В этом случае (рис. 8 и 10) реакции на колеса в шарнире D и ноже (S = 0):
t)D G т (xnt + с) — 2Tnb + Gn(c—d)'
c + fb + xT
2Рд = -Gm + 2Rn-Gn-, = Кдг + 2T3 — 2Rms + (22)
2RMT = 2Tn — 2Rmn', RH = - 2R3 — 2RM + G;
Rti(.lfi + c-L)~-^Wd-G(lc + c-L)~Tm(.q + r — d) + 2T!)d
L — c — df
Второе расчетное положение (рис. 11). Скрепер загружен с шапкой, ковш
находится в транспортном положении, передние колеса повернуты на максималь-
ный угол 90° относительно оси скрепера. Задние ведомые колеса находятся в ка-
наве глубиной t = 0,5г€.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
305
Необходимое тяговое усилие
Т = 7\ -ф Т2> ' (23)
РВ
где Тх = Gf — сопротивление перекатыванию; Т2 = ----условное сопротивле-
(24)
(25)
Сила сопротивления движению на заднем колесе:
р ~
rc — t'
Реакция на колесах
где Gi — веса составных частей скрепера; Ц — расстояние от центра тяжести
соответствующей части до точки А (рис. 11).
Третье расчетное положение. Скрепер, загруженный с шапкой, движется по
неровной грунтовой дороге. Определение вертикальных реакций проводится
по формулам 1-го расчетного положения (случай А), с учетом того, что
!) Тп = Rlm = Rnf- Rm3 = R3f- S Г = 0; Tm = T3 = RH = 0;
2) весовые нагрузки умножаются на коэффициент динамичности kg = 2
20 Бородачев и др. 304
зов
СКРЕПЕРЫ
Четвертое расчетное положение. Определение устойчивости скрепера:
1) опрокидывание скрепера и тягача вокруг линии, проходящей через точки
контакта колес, расположенных со стороны опрокидывания.
2) опрокидывание скрепера без тягача вокруг линии, проходящей через
точку опоры колес скрепера и центральный шкворень.
Предельные углы устойчивости
, в
“1SarctgW;
(26)
<в2 = arctg
В (.1 — 1в)
Hl - holB ’ .
где Но — расстояние от опорной поверхности до общего центра тяжести системы
скрепер с грунтом и тягачом; Н — расстояние от опорной поверхности до центра
тяжести скрепера с грунтом без тягача; h0 — расстояние от опорной поверхности
до горизонтальной оси упряжного шарнира; В — колея колес скрепера; I —
расстояние от оси заднего колеса до упряжного шарнира по горизонтали; /д —
расстояние от оси задних колес до центра тяжести скрепера с грунтом (по гори-
зонтали).
При <о = <о2 вес машины передается на одно из задних колес скрепера и оба
передних колеса тягача. Заднее колесо скрепера отрывается от поверхности.
Реакция на передних и задних колесах
Rs = G
2 у о /
Ьц — (1--------sin <ва ) ----tg <о2 4- frc cos со2
(27)
где f — сопротивления качению; L# — расстояние от центра тяжести системы
скрепер с грунтом — тягач до оси шкворня; гс — силовой радиус колеса.
Результаты, полученные расчетом, записывают в следующую форму:
Расчетный случай 2«,г 2«з ^нт Вд Вдг S
А I
Б
II
III
IV
Расчет тяговой рамы. Типовая конструкция тяговой рамы представлена
на рис. 12, а, а расчетная схема консольной части на рис. 12, б.
Рама статически определима; элементы ее работают на изгиб, растяжение
(сжатие) и кручение.
Расчетное значение нагрузок на раму S, Рд и Кдт определяют по указанной
выше форме.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
307
Моменты инерции балки (рис. 12, а, сечение А—А)
jz^^L + ^bn(b-^cm)y\ I
! (28)
J у — On g г ОстУ (О ост) . I
Если реакция Рдт сжимает стойку, то в плоскости меньшей жесткости она
работает как сжато изогнутая стойка (рис. 12, б).
Рис. 12. Тяговая рама скрепера:
а — типовая конструкция рамы; б — расчетная схема
Для расчетного сечения Г—Г (рис. 12, а) изгибающие моменты
R
= —гтт cos k (I — х);
а cos й/ 4 '
(29)
Mz = (Ry cos a + Ryp sin a) x, ,
где
= R^T cos a — Rff sin a;
k _ 1/
~ V EJy-
Суммарное нормальное напряжение
g JL , У , ^ДТ
2Jy' 2 ' 2JZ" 2 + 2Р ’
где Jу, Jz и F — моменты инерции и площадь рассматриваемого сечения.
20*
(30)
308
СКРЕПЕРЫ
Если реакция ЛдТ растягивает стойку, то она работает как изгибно-растя-
нутая. Тогда
.. ch k (I — х)
М = RaTe-------;
У ch kl ’
= (КдТ cos а — sin а) х,
где
R дТ = Кд cos а + Кдт sin а-
Суммарное нормальное напряжение в сечении Г—Г
___ Му b Mz у Кдт
° ~’277”2- ++ ””2F-’
Момент сопротивления кручения сечения балки
WKp = 2ybdn,
а крутящий момент
МКр = Кдте-
(31)
(32)
(33)
(34)
Рис. 1з. Флан- Расчет болтов фланцевого соединения тяговой рамы
цевое соедине- (рис. 13). Крутящий момент
ние тяговой ,, _
рамы Л1 = (/?„ cos а — sin а)/. (35)
пР 4 Д Д1 '
Если болты поставлены с зазором, то расчет их ведется на силу затяжки флан-
цев
1 [Мкр Кд\
(36)
(37)
где z — число болтов фланцевого соединения; f = 0,15—0,18 — коэффициент
трения.
Если болты работают на срез, то
МКр
r^ = T^F’
где F —• площадь сечения болтов.
Поперечный стержень вилки (рис. 12, а; сечение Б—Б).
Изгибающий момент
Миз = К2д + Кдт х.
(38)
Крутящий момент определяется по формуле (35).
Напряжение от изгиба и кручения
_ т /~( ^из V о ( Мкр \2
° “ |/ wJ + •
(39)
Аналогично проверяется прочность хребтового стержня в сечении В—В
(рис. 12, а) и других элементов конструкции скрепера.
Прицепной скрепер рассчитывается по тем же формулам, что и самоходный,
но с учетом того, что сила тяги прикладывается через дышло.
Расчет канатно-блочного механизма выдвижения задней стенки скрепера.
Сопротивление выдвижению стенки складывается из сопротивления от трения
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
309
грунта о днище ковша F± = Qp.сопротивления от трения грунта о стенки ковша
F2 = Qe и сопротивления передвижению задней стенки F3 = Q3p,2:
F=F1+Fa+F3.
(40)
В величинах, входящих в формулу (40), р.! = 0,75 tg <р2, коэффициент трения
грунта о стальное днище (<р2 — угол внутреннего трения); Q = Vyp — вес грунта
в ковше; V —• геометрическая емкость ковша с шапкой; е = 0,5 — коэффициент
бокового давления; Q3 — вес задней стенки; р,2 — коэффициент трения стали
о сталь.
Усилие в каждой ветви каната
где i — кратность полиспаста.
К. п. д. полиспастной подвески
Усилие на барабане
(41)
(42)
(43)
По усилию Р' выбирается канат с учетом запаса прочности п
S = пР',
где S — разрывное усилие каната; п = 5 4- 7 — запас прочности.
Статический момент на барабане
(44)
D = Об + ^к,
где De—диаметр барабана; dK — диаметр каната.
Скорость на барабане
о = vci, (45)
где vc — скорость выдвижения задней стенки; i — кратность полиспаста.
Число оборотов барабана
Передаточное число редуктора
(46)
(47)
(48)
где Пдв — число оборотов двигателя.
Мощность двигателя
102т]р
310
СКРЕПЕРЫ
Расчет канатно-блочного механизма подъема заслонки скрепера. Исходные
данные:
Вес заслонки G3ac.
Рис. 14. Расчетная схема механизма подъема заслонки скрепера
Вес грунта, поднимаемого заслонкой
: : Gi 02 G3 ~г G4.
Определение координат центра тяжести грунта (рис. 14)
4 4
2 Gil‘ 2
(49)
(50)
Усилие в канате определяем из условия равновесия системы относительно
точки О
Grxr + G/ + Grlrplj
Г
(51)
где /5 — расстояние от шарнира до внутренней кромки заслонки; г — расстоя.
ние от шарнира до линии действия силы Р.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
311
По этому усилию выбирают канат с учетом коэффициента запаса
S = пР, (52)
где S — разрывное усилие каната; п — запас прочности. Мощность привода Л7- PV (53)
Ю2т|рГ| ’
где v — линейная скорость Момент на барабане подъема заслонки. М = Р Об+ 4 2т] (54)
где т] — к. п. д. полиспаста; Т]р — к.' п. д. редуктора.
Расчет механизма подъема ковша. Расчетный случай — ковш выходит из
забоя.
Максимальное кратковременно действующее усилие для выглубления ковша S
определяется по формуле (16).
Кратность полиспаста i.
Максимальная нагрузка на канат
о
р = (55)
Максимальное усилие на барабане Р' = —. Т| Усилие Р' является исходным для выбора каната. Крутящий момент на барабане Мкр = Р'^Ц^. (56) (57)
Число оборотов барабана
«б =
пдв
(58)
где . ip — передаточное число редуктора; пдв — число оборотов двигателя. Скорость на барабане v = л!%Пб_ . (59)
Скорость подъема ковша = (60)
Мощность привода Pv *=102< <6‘>
Расчет гидропривода задней стенки скрепера. Полное сопротивление выдви-
жению F [формула (40)], рабочее давление в системе р кг/см2; число цилиндров п.
Диаметр поршня d=l/j*£_. (62) г ппр
312
СКРЕПЕРЫ
Задняя стенка должна иметь ход L. Для выполнения этого условия прини-
маем двухступенчатые телескопические цилиндры
I ступень
di = d и ход Ц — —;
II ступень
, d L
аП = -j~4j и ход £ц = у .
Скорость движения I плунжера
где (? — суммарная производительность насосов.
Полное выдвижение плунжера произойдет за время
ч = —
ч
Скорость движения II плунжера
fll =
4Q
Krfjj
(63)
(64)
(65)
(66)
Полное выдвижение II плунжера произойдет за время
<ii = 41L. (67)
Тогда полное выдвижение задней стенки произойдет за время
t = h + hi-
(68)
Параметры гидроцилиндров подъема заслонки и подъема ковша рассчиты-
ваются аналогично изложенному.
Глава XII
АВТОГРЕЙДЕРЫ
ТИПЫ И ВИДЫ АВТОГРЕЙДЕРОВ
Автогрейдер — одна из основных дорожных машин, предназначенная для
профилирования земляного полотна, возведения невысоких насыпей (высотой
до 0,6 ,и), перемещения грунта и дорожно-строительных материалов, планировки
и срезки откосов, выемок и насыпей, планировки поверхности земляного дорож-
ного полотна, площадей и дорожных оснований.
Автогрейдеры классифицируют по мощности двигателя (ГОСТ 9420—60):
Тип Мощность двигателя в л. с.
Легкий До 63
Средний » 100
Тяжелый » 160
Особо тяжелый 250 и более
Автогрейдеры классифицируют также по весу:
Класс Вес в т
I 7-9
II 10—12
III 13—15
IV 17—19
V 21 — 23
1. Основные параметры автогрейдеров
по отечественным и зарубежным (США) данным
Параметры Мощность в л. с.
70—80 100—125 150 и более
Параметры отвала в мм:
длина 3050 — 3660 3660 — 3 965 3 660—4 270
толщина 19 19 19 — 25
высота 508—610 572 — 635 610 — 762
Вес общий в кг: 9779—6969 9666—14 008 12 267 — 18 092
на переднюю ось . . . 2134 — 2951 3024 — 5 028 3 564 — 5 698
» заднюю » ... 4835—6828 6624 — 8 980 8 703—12 394
Число передач:
вперед 6—8 6—8 3 — 8
назад 2 — 3 2—4 2 — 4
Скорость передвижения
в км[ч:
вперед 1,3 — 32,7 1,1—38,0 1,5 — 42,0
назад 2,3—11,3 2,4 — 20,3 1,5 — 25,7
Размер шин:
передних 75—24 9 — 24 13 — 24
10 — 24 14 — 24 16—24
аадних 10 — 24 12 — 24 13 — 24
Габаритные размеры в мм: 13 — 24 14 — 24 16-24
длина 7142—7714 7320 — 8 032 7 955 — 8 705
ширина . , 2180—2364 2332 — 2 414 2 338—2 592
высота (без кабин) 2160 — 2354 2351—2 986 2 351 — 2 993
314
АВТОГРЕЙДЕРЫ
Классификация автогрейдеров по весу более правильно характеризует
тяговые свойства автогрейдера, так как между общим и сцепным весом автогрей-
дера имеется определенная связь (1).
Основные параметры автогрейдеров приведены в табл. 1.
ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АВТОГРЕЙДЕРОВ
Конструктивные особенности автогрейдера характеризуются колесной фор-
мулой, приводом рабочих органов, управлением поворотных колес, размерами
отвала и скоростями перемещения (наименьшей, рабочей, транспортной).
Параметры автогрейдера зависят в основном от его назначения.
Общий вес автогрейдера G связан со сцепным весом следующим соотноше-
нием:
= Ф^, (1)
где ф — коэффициент, определяемый колесной, формулой (ф = 0,70 — 0,75 для
формулы 1 X 2 X 3 и 1 X 1 X 2; ф = 1,0 для формулы ЗХЗХЗи2Х2х2).
Сцепной вес автогрейдера определяет свободное тяговое усилие на ведущих
колесах
Р = Ссчф, (2)
где <р — коэффициент использования сцепного веса.
Коэффициент использования сцепного веса — величина переменная и зави-
сит в основном от коэффициента буксования ведущих колес.
Существует такой коэффициент использования сцепного веса <рс, при котором
мощность, развиваемая автогрейдером на отвале, имеет максимальное значение,
а буксование 6=18-4- 22%.
Величина фс в естественных условиях работы автогрейдера колеблется в пре-
делах 0,45—0,55.
Тяга на ведущих колесах в этом случае будет:
Рс = ФфА (3)
Оптимальное сечение стружки, разрабатываемой автогрейдером за один
проход,
(4)
Л/
где k — расчетный коэффициент сопротивления грунта копанию, учитывающий
как резание, так и перемещение грунта (k = 20 000 = 24 000 кГ/м2).
Если для выполнения данной работы необходимо вырезать грунт сечением
S м2, то количество проходов по зарезанию п определяют из выражения
mSk
фф<?0 ’
(5)
(6)
где т = 1,25 = 1,35 — коэффициент, учитывающий неравномерность сечения
стружки при последовательных проходах, и возможное уменьшение сцепного
веса из-за реакции грунта. Из формулы (5) определяется вес автогрейдера
_ mSk
~ Ффсп’
По последней формуле построен график изменения общего веса автогрейдера
в зависимости от числа проходов и заданной глубины кювета (рис. 1) при следую-
щих значениях входящих в нее величин: k = 22 000 кГ/м2 = 2,2 кГ/см2-, т= 1,3;
фс = 0,5; (S = 2,25/г2); ф = 0,7 (колесная формула 1 X 2X 3).
При изготовлении земляного полотна в нулевых отметках количество про-
ходов по зарезанию составляет п = 5 — 6.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АВТОГРЕЙДЕРОВ
315
Минимальный вес автогрейдеров, способных выполнить такую задачу при
глубине кювета 0,5—0,6 м, на рис. 1 ограничен контуром abed.
При весе автогрейдера, соответствующем точке а или с на графике, автогрей-
дер способен вырезать кювет глубиной 0,5 м за четыре прохода, а глубиной 0,6 м —
за пять проходов. Исходя из этих данных, вес автогрейдера по графику G —
= (12 000—12 500) кг.
Суммарная мощность двигателя на ведущих колесах
где J = 0,074-0,10 — коэффициент сопротивления перекатыванию в естественных
условиях.
Потребную мощность двигателя Ng определяют по формуле
Ns
где Лтр — коэффициент полезного действия трансмиссии; £ — коэффициент
уменьшения мощности двигателя из-за неустановившейся нагрузки.
Для механической трансмиссии
У]тр = 0,834-0,86; £ = 0,884-0,9.
Для гидродинамической трансмиссии с непрозрачным турботрансформатором
Птр= 0,734-0,76; £=1,0.
Мощность двигателя, определенную по формуле (9), необходимо проверить
на транспортном режиме:
, Gf трутах
270iimp ’
где отах — заданная максимальная транспортная скорость автогрейдера;
Imp = 0,040ч-0,045 — коэффициент сопротивления перекатыванию по твердому
основанию.
Из двух мощностей N'd и выбирают наибольшую.
316
АВТОГРЕЙДЕРЫ
Если максимальная транспортная скорость не задается, то ее можно опреде-
лить с помощью формулы (12), приняв N'd = Ng;
^tnax —
27(Wgr|mp
Ffmp
(12')
Колесная формула автогрейдеров оказывает существенное влияние на по-
стоянство тягового усилия, планирующую способность и устойчивость по сохра-
нению заданного направления движения при наличии бокового усилия.
Колесная формула 1x2X3 предпочтительнее колесной формулы 2X2X2
(табл. 2).
2. Результаты сравнения автогрейдеров
с колесными формулами 1X2X3 и 2X2X2
Параметры Колесная формула
1X2X3 2X2X2
Общий вес при равном сцепном весе .... Постоянство тягового усилия Планирующие свойства в плоскости: продольной . ............. поперечной Устойчивость от бокового сдвига: без поворота передних колес с поворотом передних колес Больше Лучше » Есть Лучше Хуже Меньше Хуже » Нет Хуже Лучше
Привод рабочих органов и управление поворотом колес осуществляется при-
менением гидравлики или механических редукторов.
Наибольшее значение при работе автогрейдера имеет механизм подъема отвала.
Номинальная скорость подъема (перемещения) отвала определяется по фор-
муле
(1-Р2)^0
(13)
где
Кд min
Kd.V ’
— число оборотов двигателя, соответствующее номинальной мощности;
Кд min — число оборотов двигателя, соответствующее холостому ходу; J — мо-
мент инерции маховика двигателя и деталей трансмиссии, приведенный к веду-
щим колесам; гс — радиус приложения свободной силы тяги; vg — линейная
скорость ведущих колес автогрейдера; 10 — величина заглубления отвала.
Тем же способом можно определить скорость подъема перемещения кирков-
щика.
Максимальная мощность, отбираемая от двигателя для подъема (перемещения)
отвала или кирковщика, равна
— РтахНмо "7?— (14)
или
M"=q«07|_, (15)
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АВТОГРЕЙДЕРОВ
317
где Ртах — максимальное тяговое усилие на ведущих колесах автогрейдера
в кг; Q — вертикальная нагрузка на отвал или кирковщик в кГ; р = 0,5-е 0,7 —
коэффициент трения металла о грунт; и0 — скорость перемещения рабочего
органа в м/сек.-, т] — к. п. д. передачи от исполнительного органа до вала отбора
мощности.
В качестве расчетного принимают наибольшее значение мощности, полученное
по формулам (14) и (15).
В табл. 3 даны значения скоростей перемещения рабочих органов автогрей-
дера.
3. Скорости перемещения рабочих органов автогрейдера
Показатели Управление
редукторное гидравлическое
Скорость подъема отвала в см/сек, » опускания отвала в см/сек .... Скорость поворота отвала в горизонтальной плоскости в см.!сек Скорость наклона колес в град/сек, » подъема кирковщика в град/сек » бокового выноса отвала в см[сек, » выдвижения отвала в см.{сек . . • 8,5—18,0 6,2 —8,0 3,0—10,0 3,0 —5,0 8,0—13,0 1,8 —4,5 9,0—18,0 6,5 —8,5 3,0 —6,0 1,5 —3,5 6,0—15,0 1,0 —3,5 6,0—10,0
Размеры отвала автогрейдера: длина L, высота по хорде Н. Отвал авто-
грейдера разрабатывает стружку сечением F (рис. 2). Вырезанная стружка сдви-
гается в сторону, занимая площадь abed, а после его прохода ссыпается под углом
внутреннего трения <р2, занимая площадь aed.
Валик грунта находится в предельном положении в том случае, когда точка а
лежит на бровке.
Общая длина отвала с учетом угла установки отвала в плане а:
h 4- /з
sin а ’
(16)
где — часть длины отвала, необходимая для вырезания стружки, выбирается
или назначается из технологических соображений; /2 — часть длины отвала,
необходимая для формирования валика грунта.
Попб еЛИЧИНа Должна быть такой, чтобы площади фигур fee и abf были равны.
CTnv °к Длины производится по схеме (рис. 3). По заданной площади вырезаемой
нлгл сеп И коэФФиДиенту рыхления кр (табл. 4) выполняем построение попереч-
ения валика грунта в конечном состоянии (треугольник akd)
Fp — kpF.
318
АВТОГРЕЙДЕРЫ
Высота треугольника akd
Половина основания
ke = h = К2kpF tg <р2-
ае = ed = h ctg <p2.
(17)
Из точки а проводим прямую ab под углом 6 (угол наклона отвала к гори-
зонту). Из точки b восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с продолже-
нием стороны dk в точке с.
Выбирая точку Ь, следует добиться
равенства площадей треугольников abf,
и fck. При соблюдении этого равенства
Рис. 3. Графическое определение сечения
стружки, вырезаемой отвалом автогрейдера
Рис. 4. Зависимость от площади вырезае-
мой стружки
величина ab дает в соответствующем масштабе искомый размер Z2. Это же
построение позволяет определить минимальную высоту отвала Н = Ьс.
На рис. 4 в качестве примера даны графики для определения величины Z2
в зависимости от площади F и угла 6 для грунта с углом внутреннего трения
в рыхлом состоянии <р2 = 38°.
4. Коэффициент разрыхления грунта
Вид грунта Число ударов ударником ДорНИИ Влаж- ность В % Сечение стружки Коэффициент рых- ления
Пределы изменения Сред- нее значе- ние
Мерзлый грунт II ка- тегории 20—30 — Треугольное Прямоугольное 1,23—1,48 1,66—2,7 1,42 2,1
Грунт II категории 4—7 8—12 Треугольное Прямоугольное 1,1 —1,4 1,13—1,73 1,18 1,25
» III » 8—15 25 Треугольное 1,2—1,4 1,25
После выбора и определения /2 по формуле (16) находят общую длину от-
вала, а по чертежу, аналогичному рис. 3, — минимальную высоту.
При перемещении валика грунта без резания площадью F с углом резания у
определяем высоту ножа по формуле
2F tg фа [cos а + sinatg ft]
/б',
Ф
(17')
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АВТОГРЕЙДЕРОВ
319
где а — угол захвата (угол установки ножа в плане); ft = 50—55° — угол между
направлением перемещения частиц грунта и нормалью к направлению перемеще-
ния машины; = 2,0 — коэффициент заполнения при перемещении грунта без
резания.
При одновременном резании и перемещении высоту ножа определяют по
формуле
и Lh tg <р2 [cos a sin.a + sin2 a tg ft]
Г кф
где L — длина ножа; q — угол установки отвала в плане при одновременном
резании и перемещении; h — глубина резания; кф — коэффициент заполнения
5. Значение коэффициента
заполнения отвала
(суглинок II категории с числом ударов
ударником ДорНИИ 4 — 8 при влажности
8-12%)
Угол установки в град V.n V /г , Ф
V a
30 0,51 0,59 0,15
30 40—45 0,51 0,60 1,16 1,30
60 0,51 0,65
30 0,56 0,52 0,93
45 40 0,56 0,56 1,0
60 0,56 0,65 1,16
30 0,62 0,82 1,26
70 40 0,62 0,83 1,28
60 0,62 0,85 1,3
при резании с перемещением, значения
которого даны в табл. 5.
Высоту отвала выбирают наиболь-
шей из полученных по формулам
(17) и (18) или из построения (см.
рис. 3).
Профиль отвала выполняется по
дуге постоянного радиуса. Величина
высоты отвала Н и угла отваливанияrft
радиуса зависит от угла резания у0, l__ ______ ... ..
(рис. 5). Приближенно радиус определяют по формуле
^ = 9“^----•
2 Sin Уо
(19)
Угол отваливания ft при этом получается равным 45°.
Рациональным углом отваливания следует считать ft = 65-1-70°.
Для получения такого угла можно рекомендовать некоторое увеличение
радиуса кривизны в самой верхней части отвала.
Колея, база и ходовое оборудование (рис. 6) должны обеспечить свободное
маневрирование отвалом
b & 1г
1
2
где d — ширина шины.
База автогрейдера
В = + 51 + Дь
(20)
(21)
5j = D + /Л2 — Ь‘2 + 2А1;
где Aj 50 минимальный зазор между отвалом и шинами в мм.
320
АВТОГРЕЙДЕРЫ
Размер шин подбирают по статическим нагрузкам колес.
Нагрузка на одно колесо переднего моста
Gi = G. (22)
Нагрузка на одно колесо среднего и заднего мостов
g2=4G- (23)
Скорости движения автогрейдера должны соответствовать силовым режимам
работы — с отвалом и с дополнительным навесным оборудованием (I диапазон);
транспортным режимом движе-
ния, имеющим место при пат-
рулировании дорог, передвиже-
ния к месту работы и снего-
очистке (II диапазон).
Для механической трансмис-
сии минимальное число скоро-
стей в каждом диапазоне должно
быть не менее трех.
Линейная скорость v веду-
щих колес
а - 1 — 5 ’ (24)
Рис. 6. Расположение отвала в базе автогрейдера где 6 _буксование, соответ-
ствующее - тяговому усилию,
которое развивают ведущие колеса автогрейдера при скорости и; иф*—факти-
ческая рабочая скорость движения 3—4,5 км/ч.
Минимальная скорость автогрейдера должна быть такой, чтобы выпол-
нялось условие
v
™n^(Wmax + /)G’
(25)
где Nам — мощность двигателя, соответствующая максимальному крутящему
моменту; £ — коэффициент потери мощности двигателя из-за неустановившихся
нагрузок; г\тр — к. п. д. трансмиссии; f — коэффициент сопротивления перека-
тыванию (см. стр. 315).
Коробки передач принято конструировать так, чтобы их передаточные числа
составляли геометрическую прогрессию.
Показатель геометрической прогрессии
У У,
q =------- = -Е-.
Две рабочие скорости о предел яютсяТпо формулам (24) и (25).
Третью рабочая скорость определяют из соотношения
Из = Их?2. (27)
Переключение с первого рабочего на второй (транспортный) диапазон осуще-
ствляется при помощи специального редуктора.
При заданной транспортной максимальной скорости
(26)
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
321
где игаах — определяют по уравнению (12') скорости второго транспортного
диапазона
< Ущах> • (28)
Для автогрейдера с гидромеханической передачей основными расчетными
СКОРОСТЯМИ ЯВЛЯЮТСЯ V = V2 И У6 = Утах-
Производительность грейдеров определяют по формуле
П J' 1000ЛЛКд_____________________________, (29)
2L(^+i^+^) + 2t ^ + п" + по)
где L — длина участка в ж; F — площадь сечения насыпи в ж2; Кв — коэффи-
циент использования рабочего времени (0,8—0,9); пк— число проходов при ко-
пании грунта; пп — то же для перемещения грунта; п0 — число отдельных
проходов грейдера; vx — скорость движения грейдера при зарезании в км/ч',
у2 — скорость перемещения грейдера при перемещении грунта; v0 — скорость
перемещения грейдера при отделочных проходах; t — время на развороты грей-
дера в час (0,08—0,1).
Число проходов при копании:
где КПк — коэффициент перекрытия проходов при копании, равный 1,7; S3 —
сечение стружки в плотном теле.
Число проходов по перемещению
где 10 — средняя длина перемещения грунта в ж; КПп — коэффициент перекры-
тия проходов при перемещении, равный 1,15; 1п — величина перемещения грунта
за один проход.
При высоте насыпи более 0,75 ж количество проходов для перемещения
увеличивается до 20%.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
Элементы конструкции автогрейдера рассчитывают на прочность по методам,
принятым в настоящее время для деталей машин общего назначения. Для этого
к рассчитываемому элементу прикладывают нагрузки, соответствующие наиболее
тяжелому (для данного элемента) режиму работы машины при ее нормальной
эксплуатации, затем определяют расчетные сечения и напряжения в наиболее
опасных точках этих сечений.
Основная рама автогрейдера подвержена действию внешних сил.
Расчетный случай /. На раму автогрейдера действуют максимальные на-
грузки, возникающие в условиях нормальной эксплуатации. Такие условия имеют
место в конце зарезания, когда передний мост вывешен и упирается в край кю-
вета; задние колеса буксуют на месте, отвал режет одним краем, а автогрейдер
наклонен под некоторым углом к горизонту р= 12-ь 16° (рис. 7).
Силы и реакции, действующие на автогрейдер, сосредоточены в следующих
точках.
Точка О (условный универсальный шарнир) — конец режущей кромки
ножа отвала. Действуют горизонтальное усилие Rx, боковое Ry и вертикальное Rz.
21 Бородачев н др. 304
322
АВТОГРЕЙДЕРЫ
_ Точки 01? 02 — проекции середин балансиров на опорную поверхность.
Действующие реакции и силы (условно): вертикальные реакции и Z2, силы
тяги Xt и Х2, боковые реакции Г2 и Y\.
Точка О3 — касание переднего колеса края кювета, соответствующее ниж-
нему концу вертикального диаметра передних колес. Действует боковая реак-
ция У3.
Вес сосредоточен в центре тяжести автогрейдера, определяемом координа-
тами Н и /2.
Высота расположения центра тяжести Н над опорной поверхностью может
быть в первом приближении найдена по формуле
Н = (гс 4- 0,5) м,
где г с — статический радиус колес.
Величина
/2 = (0,25+0,3) В,
где В — база автогрейдера.
Силы инерции действуют на машину в процессе торможения. Равнодействую-
щую этих сил Рj приложим в центре тяжести.
Анализ динамических нагрузок, проведенный по данным экспериментальных
исследований, показывает, что в первом приближении
Pj (^3 О Фтах^г’
гДе Фтах — максимальный коэффициент использования сцепного веса; G2 —вес
автогрейдера, приходящийся на задний мост; kg = 1,15-5-1,2 — коэффициент
динамичности для I расчетного случая.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
323
Остальные силы и реакции находят из соотношений
Rz — IA COS Р 4* (^<3 1) 'Ффтах^];
Z2 = G cos р — Z2 — Rz;
Z2= j~-cos₽ — sin p-yj G;
X-l L“ ^iTmaxJ -^2 ^аФтах^
Hi — y2 = _L g2 sin 0;
AZ ZYJ + xzb + Ps A Grsinp(/-/2)
уз ~ _________________Z__________________
B — I
Ry = Л + Y2 + Ys - G sin 0;
Rx = + ^2 4" Pj-
Усилия в переднем шаровом шарнире (точка О4 на рис. 8)
(30)
Рис. 8. Схема сил, действующих на передний шаровой шарнир
(31)
Расчетный случай II. Этот случай соответствует действию на автогрейдер
нагрузок, возникающих при встрече отвала автогрейдера с трудно преодолимыми
препятствиями. На величину нагрузок основное влияние оказывают массы машины
и препятствия, жесткость конструкции автогрейдера и препятствия и скорость
в момент столкновения.
21*
324
АВТОГРЕЙДЕРЫ
Примем, что жесткость и масса препятствия во много раз больше жесткости
и массы автогрейдера. Тогда величина нагрузки на основную раму автогрейдера
зависит только от его жесткости, массы и скорости столкновения.
Для определения динамических нагрузок схематически представим авто-
грейдер в виде жесткой рамы с массой, расположенной в центре тяжести (рис. 9).
Податливость металлоконструкции сосредоточим в точке О (место контакта отвала
с препятствием) в виде пружины с же-
сткостью Cj, соответствующей жестко-
сти металлоконструкции авто грейдера.
Шины заменим пружинами с же-
сткостью с2, расположенными на осях.
Суммарная жесткость
С = 1 । 1’5//2 1 ’ (32)
Ci В2 с2
Жесткости сг металлоконструкции
в направлении оси х представлены на
графике (рис. 10).
6. Динамическая жесткость шин
в кГ1см
6 в 10 12 74
Сцепной вес Сг т
Рис. 10. Зависимость коэффициента жест-
кости металлоконструкций автогрейдера со
сцепного веса:
С — жесткость всей металлоконструкции;
1
С — жесткость основной рамы
Обозначе- ние шин Нагрузка в кГ Давление воздуха в шинах в кГ/смъ
2,5 1,9 1,3 0,7
16.00—24 2500—3500 450 375 300 250
12.00—20 1500 550 — — —
1140X700 (арочная) 2500—3500 — 575 425 425
Динамические жесткости шин сш приведены в табл- 6. Суммарная жесткость
передних колес с2 = 2сщ. Суммарная жесткость задних колес с'2 — 4сш. Допол-
нительная динамическая нагрузка
Pj=v]Ccm, (33)
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
325
где т — масса автогрейдера; v — скорость автогрейдера в момент встречи ножа
с препятствием; с — суммарная жесткость.
Наибольших значений динамические нагрузки достигают при планировоч-
ных работах, так как в этом случае автогрейдер работает на повышенных скоро-
стях при малом буксовании ведущих колес.
На рис. 11 показаны положение автогрейдера при наезде выступающим краем
отвала на препятствие и действующие силы.
В точке О (точка контакта с препятствием) действуют силы Rx и Ry.
В центре тяжести машины действуют вес Q и дополнительное динамическое
усилие Pj.
При внезапной встрече с жестким препятствием ведущие колеса за счет инер-
ции вращающихся частей пробуксовывают.
Силы и реакции (рис. И) находят из следующих соотношений:
Z^G.+ PjJL. г2 = в2-р~-,
1 —
(34)
‘2
. _ X _ Z2<p max ,
2 - т
2
Ry — — У2; Rx Rz О-
Примечание. Для расчетного случая I напряжения в опасных точках расчет-
ного сечения Q (рис. 8) следует определять отдельно от силовых факторов, действующих
справа и слева от него и брать наибольшие.
Для расчетного случая II напряжения
в сечении Q (рис. 8) определяются силовыми
факторами, действующими со стороны перед-
него моста.
Расчет тяговой рамы автогрейдера
с колесными формулами 1X3X3 или
2X2X2. Нож отвала автогрейдера
в процессе резания встречает поверхност-
ный слой плотного грунта или под твер-
дым слоем оказывается более рыхлый.
Отвал стремится заглубиться, вертикаль-
ная составляющая на ноже направлена
вниз, ведущие колеса находятся на пре-
деле полного буксования.
Положение автогрейдера и тяговой
рамы, соответствующее этому случаю,
представлено на рис. 12. Усилия прило-
жены в следующих точках.
Рис. 11. Схема сил, действующих во II
расчетном случае
Точка О —- конец режущей кромки
ножа отвала. Действуют усилия: горизон-
тальное Rx, боковое Ry, вертикальное Rz.
п .. Точки Ох, 02 проекции середины балансира на опорную поверхность.
Д '?о^периТпКаЛЬНЫе реакции Zi> И силы Xi И Х2.
ные реакции3 Z3Z4 и сТлы^гиХ^и С ГрунТ0М' Действуют вертикаль-
Вес°автп™1~°2 И Действуют боковые усилия Kj и Гц.
пямппойг™., Реидера сосредоточен в его центре тяжести. Там же приложена
равнодействующая сид инерции.
326
АВТОГРЕЙДЕРЫ
Из схемы сил на ноже, представленной на фиг. 12, б, имеем
z х х cosy
Rx = R* + р cos v = R'x 0 + н);
R = Rz — F sin у = r'x (1 — p.) tg Y,
где у — угол резания; p = 0,4—0,6 — коэффициент трения.
Остальные силы, указанные на рис. 12, в общем случае определить не
удается; поэтому расчет осуществляем для двух предельных состояний.
i Рис. 12. Схема сил, действующих
на автогрейдер при расчете тяговой
рамы:
а — общая схема сил; б — схема
сил, действующих на отвале
Первое предельное состояние. Принимаем, что боковая реакция, действую-
щая по оси Ог—О2, Кц= 0, т. е. все сцепление идет только на создание
силы тяги.
Боковая реакция, действующая по оси О3—О4, возникает от эксцентричного
приложения сил сопротивления на отвале.
Составляя уравнения равновесия, получим выражения для определения
внешних сил:
' 4* -Р/
1 4- в~-1"
1—pCtgY д—
Rx — (G Ф" Rz) Фтах Ф Pfi
(36)
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ •
327
22
G% р. Н । р ______________{
’ ~ * 1 * * * 2В + z В
2 ' 25 ’
Z — '| Р- -^- ' R ---'
•! “ 2 ' 1 2В 1 Kz В ’
(36)
“ ~Т + ' 2В ’
РI = (kg — 1) фтах^г!
G а_ Р;
r‘=2(B=V; У“ = 0;
Ry = Ъ-
)
Если величина Rx по формуле (36) больше силы тяги по двигателю 7’я,
то принимают Rx = Tg.
Второе предельное состояние является основным для автогрейдеров с колес-
ными формулами 1 X 2 X Зи 1 X 1 X 2. Принимаем, что передний мост является
ведомым и воспринимает только боковую реакцию Ej по пределу сцепления.
Боковая реакция на задних мостах возникает за счет упора боковых поверхностей
шины в грунт.
В этом случае имеем
)
фтах + Р/• (37
'2 “ 1 + [х , В —Z
T^ctgY---------д-Фтах
Величины вертикальных реакций Z,:, Z2, Z3 и Z4 подсчитывают по форму-
лам (36).
Боковая реакция на переднем мосту
1Д = (О, + 4- Rz + Pi 44 Фб , (38)
1 ( 1 1 В z 1 1 В J ^итах’ ' 7
где фбтах ~ Фтах + f — максимальный коэффициент бокового сдвига; f —
коэффициент сопротивления перекатыванию.
Боковая составляющая в точке О
Ry=Yl+Yll. (39)
Для выполнения расчета на прочность для обоих расчетных случаев следует
найти усилия в шаровом шарнире. Эти усилия определяют тем же способом, что
и при расчете основной рамы.
Ходовое оборудование автогрейдера’(колеса, балки мостов, элементы под-
вески) воспринимает вес автогрейдера и участвует в создании тяги.
Ьольшинство автогрейдеров имеет три оси (моста): одну переднюю и две
задних. В значительно меньшей степени распространены двухосные автогрейдеры
(одна передняя и одна задняя оси).
Расчетный случай I (рис. 13). Задний мост (две или одна задние оси). Условия
нагружения соответствуют I расчетному положению для тяговой рамы.
328
АВТОГРЕЙДЕРЫ
Формулы для определения реакции:
z; = Z Гоя5 _ ^ + f r А 1 + И], х; = z;<pmax
L б i \ 6 / J
z; = 2l o,5 + ^±irc(i—г + ^)]’ x"i = z’^
z2 = z2 |o,5 - rc (1------г + vr) ] ’ *2 = Z2<Pmax:
z'2-z2Го,5 + ^2L±I J1_ JL+ И], x" = 2;<pmax
z z I ’ 1 d Yl I Z 1 Y I i z z т max
ri(B6-/)-z2<pmax&-p 4-
yII = ----------------------,
(40)
где n — к. п. д. балансирных шестерен; i — передаточное число шестерен балан-
сира, ( i = -=- ); Zn Z2, Z — числа шестерен в балансире; f — коэффициент
\ Z2 /
сопротивления перекатыванию; —
Рис. 13. Схема сил, действующих на
ведущие колеса автогрейдера
Рис. 14. Схема балансирных мостов
автогрейдера
Передний мост. Для ведомого переднего моста нагрузки, действующие на него
(рис. 12), подсчитываются по формулам, приведенным для второго предельного
состояния.
Для ведущего переднего моста, когда на передние колеса действуют как про-
дольные, так и поперечные силы, рассматривают оба положения, соответствую-
щие 1 расчетному случаю.
Расчетный случай III. Весовые нагрузки на колеса 1—6 автогрейдера
при возможных положениях задних осей (рис. 15). Рама опирается на задний
мост в двух точках b и с через балансиры, а на передний мост в одной точке а.
Положение 1. Автогрейдер опирается на все колеса. Точки опоры а, в (1,3), с:
Zi = Z2 = Z3 = Z4 =
Gn = Gni = -у-; Gj = G — G2.
(41)
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
329
Положение 2. Автогрейдер опирается на передний мост I и среднюю ось II.
Точки опоры а (1,2):
Gn G в l—T Gl = G~ Gil!
Zl = Z2~G~ g2.
(42)
Положение 3. -Автогрейдер опирается на передний мост /, колесо 1 средней
оси II и на колесо 4 задней оси III'.
Gj = G - (Z, + Z4).
Положение 4. Автогрейдер опи-
рается на передний мост I и на одну
заднюю ось III.
Gm = G Z' ;
D Z
Z3 = Z4 = — GnI;
Gj = G — Gln.
(44)
Рис. 15. Схема вертикальных сил, дейст«
вующих на колеса автогрейдера
Положение 5. Автогрейдер опирается на передний мост и колеса /, 3 и 4.
(45)
Положение 6. Автогрейдер опирается на передний мост I и на колеса 1, 3 и 2.
22 = 2ZX;
Gj = G (Z4 Z2 Ц- Z3).
При всех расчетных положениях нагрузки на колеса I оси (моста)
7 - 7 — Gl
- 2в - -g -.
(46)
(47)
330
АВТОГРЕЙДЕРЫ
Результаты расчетов сводятся в таблицу.
Дополнительно к ведущим колесам необходимо приложить силу тяги, рав-
ную 0,1—0,15 от вертикальной нагрузки на эти колеса.
Расчетный случай IV. Аварийная
нагрузка на задние мосты автогрейдера имеет
место при расположении машины на поверх-
ности с поперечным углом, соответствую-
щим углу опрокидывания апр (рис. 16).
Предельный угол поперечной устойчи-
вости
апр & arc tg . (48)
Допуская, что автогрейдер опирается на
все колеса, а поперечная составляющая веса
воспринимается боковым упором колес по-
лучим
у ___ у __ ^2 sin
У2- ------2-----’
/ 277
0,25G2 (^cosct/ip Ц- sin (Хдр
Z2 = Z4 = 0,25G2 ^cosa„p — sin anp
Xi -- - X3 = Zjtpmax;
X2 = X4 ^гФтах-
(49)
Глава XIII
ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВАТОРЫ
ТИПЫ И ВИДЫ ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВАТОРОВ
Грейдер-элеваторами называются землеройные машины послойного резания
с плужными рабочими органами и транспортирующими устройствами в виде
ленточных конвейеров или метателей; они предназначаются для возведения на-
сыпей из резервов и образования выемок с выдачей грунта в кавальеры или
в транспортные средства.
Грейдер-элеваторы различаются расположением транспортеров, типами
рабочего органа, типами ходового устройства, привода и управления.
По расположению транспортеров различают грейдер-элеваторы с попереч-
ным расположением транспортера, с диагональным расположением транспортера,
с одним поворотным транспортером и с продольным и поворотным транспорте-
рами. Известны конструкции грейдер-элеваторов с применением метателей взамен
транспортеров.
Грейдер-элеваторы со всеми перечисленными видами расположения отваль-
ных транспортеров, за исключением диагонального, могут выдавать грунт не-
посредственно в отвал или в транспортные средства. Грейдер-элеваторы с диаго-
нальным расположением транспортера ввиду малой дальности отвала приме-
няются только для выдачи грунта в транспортные средства. Отсыпка грунта
в отвалы в этом случае возможна при помощи дополнительного отвального
моста или метателя, перемещающихся вместе с грейдер-элеватором в процессе
работы.
По типам рабочего органа грейдер-элеваторы различаются с дисковым (сфе-
рическим) ножом, с системой плоских ножей, с системой плоских и дискового
ножей и с ножом, имеющим полукруглую режущую кромку системы Д. И. Фе-
дорова.
Область применения грейдер-элеваторов ограничена высотой и дальностью
отвала грунта, определяющихся длиной отвального транспортера. Увеличение
длины транспортера ограничено условиями устойчивости машины. Для увеличе-
ния дальности выдачи грунта некоторые зарубежные фирмы применяют допол-
нительные опоры велосипедного типа, устанавливаемые под рамой транспортера.
В отечественной практике для этой цели применяют повышенные скорости транс-
портерных лент, чем обеспечивается существенное увеличение дальности отвала
грунта без увеличения длины транспортера.
По ходовому оборудованию грейдер-элеваторы делятся на прицепные, полу-
навесные и самоходные; по типу привода — с механической или гидродинами-
ческой трансмиссией от двигателя внутреннего сгорания и с многомоторным ди-
зель-электрическим приводом; по системе управления — с механическим управ-
лением от командоконтроллера, гидравлическим и электрогидравлическим
, Схема классификации грейдер-элеваторов по трем основным признакам
пока^анаЖнаИКисРа1ИСП°РТеРОВ’ ТИПУ Рабочего органа и типу ходового устройства)
„„^Основные технические данные отечественных и некоторых зарубежных
грейдер-элеваторов приведены в табл. 1 и 2.
332
ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВА ТОРЫ
Рис. 1. Классификация грейдер-элеваторов
ТИПЫ И ВИДЫ ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВАТОРОВ
333
1. Характеристики отечественных грейдер-элеваторов
Параметры Типы
Д-192 Д-437А Д-505
Тип грейдер-эле.ватора Двухосный Одноосный Одноосный
прицепной полуприцеиной полуприцепной
Установочная мощность
в л. с 134 155-175 180
Тип базовой машины . . • С-80 С-80 или С-100 Тягач МАЗ-529В
Мощность в л. с...... 80 80—100 180
Производительность в м3/ч Тип режущего органа 400 До 550 Дисковый нож 600—800
Диаметр режущего диска 1000
в мм 800 800
Угол резания в град . • . 15 — 56 20 — 55 40—60
» наклона в плане в град 20 — 54 40 — 55 50—65
Длина транспортера в мм 8500 8500 8500
Ширина ленты в мм . . . 1200 1200 1200
Скорость движения ленты 3,0—8,0
в м[сек .......... 2,19 3,60
Дальность отброса грунта 13
в м ............ Наибольшая высота погруз- 9,0 9
ки в м 3,7 3,4 3,9
Вес (без базовой машины)
в m ............ 10,25 8,20 9,36
Колея в транспортном по-
ложении в м ....... 3,20 3,33 2,70
Колея в рабочем положе-
НИИ в м .......... 3,60 3,63 2,70
Скорость в км]ч:
при рабочем ходе . . . 3,25 3,6 3,3
при транспортном дви-
жении До 8,5 До 9,0 До 20
Давление в шинах в кг/см2 4,0-4,5 4,0—4,5 2,0 — 3,0
Тип двигателя грейдер-эле-
ватора Дизель Д-54 Дизель СМД-14К или СДМ-15К Электро- двигатель АО 83-8/4
Мощность в л. с. ... . 54 75 20/28 кет
Число оборотов при этой
мощности в минуту .... 1300 1700 730—470
Управление агрегатами
грейдер-элеватора Механическое Электро- гидравлическое Электро- гидравлическое
Давление в гидросистеме в кГ[см2 65 85
Количество обслуживаю- щего персонала, включая вп-
ди-геля оазовой машины 2 1—2 1-2
334
ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВА ТОРЫ
Технические данные зарубежных грейдер-элеваторов
Показатели 1 Дополнитель- ное рабочее оборудование - а а § К S S к ф J- 1 1 1 СОГ о К X о сх© сх в* 3 и сх
ww я edoxdonoHEdi 1Ч1НЭ1Г внибигп 1 1000 1200 i 1050 1830 1372 1372 1 эансп
уээ!ж я EdaidoiioHEdz 1Ч1НЭ1Г чхэоёояэ 2,90 3,0 3,0 В TJ
я иинвеаб чхэобомэ 2,0—4,0 До 4,5 30—50 1 эгрузке
Транспорти- рующий орган ’S ’5 ® СХ о “Я CXsH СХ СХ СХ о е н £ . щ м« ф « ф« ф « к S.SSS §§ О? §§’§’§§§ о? я о о ? ф о 2 н2 2 5о£ Е- S о о е ф (X У л К СХ м ,1 ° щ Ь g С*-* ь Н Н Й
Режущий орган _ ф ‘ -g 1 -g ’ L Д.5; ?ч s зs4зs4зs2и с о * з я 4 з ® g §SgSSS§g|3H§4 Sgg §* « g«Sg«gg«2 |g ««co gg O o§a« ц; a. щ ex щ ex щ qX к ex С ч
IU я HOhOJKZ о ээд 7 7 ~60 •—12 В OTI
w я вхнЛба вэобфхо чхоончи’вй' 6 1 6 ' 10 1 ,8—10 1 6 боте
й/gW я чхэончп’эхи’п'ояеиобц ; (915)* 382 1530 688 До 1530 550 3050 1350 1 (840) ЗОО-т-400 (720) 300 (1680) 700 ь при ра
'0 ‘V я чхэон -fa О И КВННЭЕЯОНВ1ЭЛ 115 150 470 665 1 125 190 275 ноет 2
Базовая машина 1 Автогрейдер ! Cat 12 Автогрейдер Cat 14 Трактор Д-9 320 л. с. Трактор ТС-12 425 л. с. 1 Автогрейдер Автогрейдер Автогрейдер производитель рмы Eucleds 1
Марка или модель А. Производство США Грейдер-элеватор фирмы Ulrich mfg Со модели К-12 Грейдер-элеватор фирмы Ulrich mfg Со модели 64 Грейдер-элеватор фирмы Harnischfeger Corp. Sierra Loader, C-30-A** Струг-погрузчик элеватор Б. Производство ФРГ Грейдер-элев атор 125 Д фирмы Frisch Грейдер-элеватор фирмы Frisch Грейдер-элеватор фирмы Frisch * В числителе указана ** На базе скрепера фи
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ
335
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ
ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВАТОРОВ
Дисковый нож (рис. 2) устанавливается под углом а к горизонтальной пло-
скости и под углом у к направлению движения машины. Наклоненный в двух
плоскостях дисковый нож устанавливается по отношению к транспортеру таким
образом, чтобы расстояние от ножа до ленты транспортера т было минимальным.
Для выполненных, конструкций т = Зч-6 см. В продольном направлении уста-
НапраВление
движения
машины
Б~Б
(вертикальная плоскость)
Рис. 2. Схема установки дискового ножа
(экваториальная плоскость,
проходящая через горизон-
тальный диаметр)
новка дискового ножа регулируется так, чтобы сбегающий с него пласт грунта
попадал на средину транспортерной ленты. При скорости передвижения грей-
дер-элеватора ор — 2 ч-3 км/ч точка А наибольшего приближения дискового ножа
к транспортеру располагается на расстоянии 2/3 ширины транспортерной ленты
В о = 2/3В.
Углы установки дискового ножа а и у регулируются в зависимости от свойств
грунта в довольно широких пределах
а = 45ч-70°,
Y= 35-4-50°.
Нож в грунт обычно заглубляется на половину диаметра,
чение снимаемой стружки при этом колеблется в пределах
F----g— sin a sin y -- (0,15ч-0,3) О2.
336
ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВА ТОРЫ
Для средних условий принимается
Г — 0,2/_)2. (1)
Диаметр дискового ножа выбирается в зависимости от заданной производи-
тельности и скорости передвижения грейдер-элеватора
(2)
' Кп°р
где П — производительность грейдер-элеватора в лг!/ч; vp — рабочая скорость
передвижения в м/ч; Кп = 0,85ч-0,95 — коэффициент, учитывающий потери
грунта при подаче на транспортер.
На выполненных отечественных и зарубежных машинах диаметр режущего
диска встречается в диапазоне 600—1200 мм.
Дисковый нож выполняется в виде сферической поверхности радиусом
R = (0,85ч-1,0) D м.
Центральный угол дискового ножа определяется соотношением
. со D
Sin_2_-'2^’
Задний угол дискового ножа в вертикальной плоскости
б = а----
(3)
(4)
где а — угол между рабочей плоскостью дискового ножа и горизонтальной
поверхностью.
Задний угол дискового ножа в экваториальной плоскости, проходящей через
горизонтальный диаметр
= (5)
где у' — угол между рабочей плоскостью дискового ножа и вертикальной пло-
скостью, параллельной направлению передвижения.
Режущая кромка дискового ножа для уменьшения сопротивления резанию
заостряется. Исходя из условий прочности и износа обычно принимают угол
заострения
Р= 144-20°.
Геометрия дискового ножа и углы его установки должны обеспечивать при
самом неблагоприятно?,! сочетании обязательное наличие задних углов б =
= б' 2g 6°. В противном случае сопротивления резанию резко возрастают.
Экспериментальные исследования показали, что дисковый нож грейдер-
элеватора может рассматриваться как косой клин, наклоненный под углами а
и у в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Если направить координатные
оси согласно рис. 2, то положение рабочей поверхности дискового ножа опреде-
лится направляющими косинусами:
cos б = sin a sin у;
cos 0 = cos а;
cos £ = cos у sin а,
где б — угол между нормалью и рабочей поверхностью и осью X; 0 — угол между
нормалью и рабочей поверхностью и осью Z; £ — угол между нормалью и рабочей
поверхностью и осью Y.
(6)
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ
337
При этом составляющие усилий резания, действующие вдоль координатных
осей
Рх= N (cos 6 Д- tg <р sin 6); (7)
Pz =- N (cos 0 — tg <p ctg 6 cos 0); (8)
Py= N (cos £ — tg cp ctg 6 cos , (9)
где N — нормальное усилие, действующее на нож; <р — угол трения между но-
жом и грунтом.
Усилие Рх, действующее вдоль направления движения грейдер-элеватора,
равно свободному усилию резания и определяется тяговым усилием гусеничного
или колесного движителя тягача.
При известном усилии Рх могут быть определены нормальное усилие
действующее на нож; вертикальная и горизонтальная составляющие усилий
резания:
W =-----------------—, = DyPx, (10)
sin у sin a + tg <p V 1 — sin3 у sin3 a
PxC0Safl_ tg(p -.Slnls^.
Pz =------------------Kl~sin3ysinM = DiPx. (1!)
sin у sin a + tg <p Kl — sin3 у sin3 a
P.cosy sin a fl — tg ф
Py ------------= DsPx. (12)
sin у sin a + tg ср 1А1 — sin3 у sin3 a
Степень устойчивости грейдер-элеватора определяется углом опрокидыва-
ния, при котором центр тяжести машины попадает на вертикальную плоскость,
проведенную через линию опрокидывания. Для надежной работы на пересечен-
ной местности угол опрокидывания должен быть не менее <р 20°.
Определение углов опрокидывания проведем по схеме, представленной на
рис. 3. Грейдер-элеватор с тягачом соединен шарнирно в точке В. Первоначально
происходит опрокидывание грейдер-элеватора относительно линии АВ. После
22 Бородачев и др. 304
338
ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВА ТОРЫ
взаимного поворота на некоторый допустимый угол (3 шарнир В блокируется
и начинается опрокидывание всей машины относительно линии опрокиды-
вания АВг.
Определение углов опрокидывания выполнено на рис. 3. Точка С центра
тяжести грейдер-элеватора, расположенная на расстоянии ОС от линии опроки-
дывания, повернется на угол ft до блокировки шарнира В. Угол ft меньше угла
опрокидывания ф грейдер-элеватора. Находим центр тяжести Сх всей машины
при повороте грейдер-элеватора на угол 8. Точка Сг отстоит от линии опрокиды-
вания на расстоянии О^. При повороте линии 01С1 до вертикального положе-
ния OjC; наступит опрокидывание машины. Определим угол опрокидывания
машины фх
Если блокировка шарнира В отсутствует, то опасным становится опрокиды-
вание грейдер-элеватора относительно линии АВ. Угол опрокидывания в этом
случае
tg<p = -H^y-
Для увеличения устойчивости грейдер-элеватора важно иметь как можно
большее плечо г от центра тяжести машины до линии опрокидывания. С этой
целью задняя ось машины выполняется раздвижной и опора А, выдвигаясь,
увеличивает плечо г.
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
Следует различать предварительный и проверочный расчеты. При предва-
рительном расчете мощности известны ориентировочная потребная производи-
тельность грейдер-элеватора и вид разрабатываемого грунта. При проверочном
расчете по фактической мощности и весу тягача определяется уточненная произ-
водительность машины на разработке грунтов с различными сопротивлениями
копанию.
При предварительном расчете необходимая мощность тягача определяется
по формуле
Nm = 270 ОООт],,’ (13)
где П — техническая расчетная производительность грейдер-элеватора в мА/ч;
k — удельная энергоемкость копания, численно равная удельному сопротивле-
нию резания (к = 10 000 кг/мА для грунтов I группы и к = 20 000 кг/мА для грун-
тов II группы); т]^ — к. п. д. трансмиссии (т]от = 0,75-ь 0,85); т]л — коэффициент
полезного действия машины с учетом потерь энергии на передвижение в процессе
работы (т|л! = 0,7 — для гусеничных тягачей и т]л = 0,8 — для колесных
тягачей).
После выбора тягача, определения веса машины и рабочих скоростей прове-
рочным расчетом уточняется техническая расчетная производительность грейдер-
элеватора при различных режимах работы.
1. Производительность прицепного грейдер-элеватора, работающего с гусе-
ничным тягачом
гт__ Vp Т — Gmfl cos ft (Ge + Gsp) f2 cos [3 — (Gm 4- Ge 4- G,.p) sin ft ...
k ' 14- D2f2 ' ’ ’ J
где k — удельное сопротивление копанию (fe — 10 000 кг/м2 для грунтов 1 группы
и k = 20 000 кг/м* для грунтов II группы); Vp — расчетная рабочая скорость
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
339
в км/ч; Т — тяговое усилие тягача при дайной расчетной скорости в кг; Gm — вес
тягача (трактора) в кг; Ga — вес грейдер-элеватора в кг; Gsp — вес грунта на
транспортере в кг; = 0,15+0,3 — коэффициент сопротивления передвижению
гусеничного тягача по свеже срезанному грунту; /2 = 0,08+0,15 — коэффициент
сопротивления передвижению ходовых колес грейдер-элеватора; f> — угол подъ-
ема трассы передвижения грейдер-элеватора; — соотношение между верти-
кальной и горизонтальной составляющими усилия резания (для средних условий
Р, \
работы = 0,4-) .
“х /
Вес грунта на транспортере в выражении (14) с запасом определяется по
наибольшей пропускной способности транспортера
Gep = FmpyL кГ,
(15)
где Fmp — сечение грунта на транспортере при наибольшей производительности
в м2; у — удельный вес грунта в кг/м3; L — длина транспортера в м.
2. Производительность полуприцепного грейдер-элеватора к гусеничному
тягачу
V Т — G’j.cos ₽ — G'/2cos р — (g;„ + G') sin Р
п = ---------------7TZT7------Г----\-------- Mi/4’ 6)
1+0^2^—/2+—fi )
где Gm — сумма весовых нагрузок, включая нагрузку от веса грунта на транспор-
тере, воспринимаемых трактором в кг; G3 — сумма весовых нагрузок, включая
нагрузку от веса грунта на транспортере, воспринимаемых ходовыми колесами
грейдер-элеватора в кг; I — расстояние от оси ходовых колес грейдер-элеватора
до ножа в м; L — расстояние от оси ходовых колес грейдер-элеватора до шарнира
сочленения рамы грейдер-элеватора с тягачом в м.
Остальные обозначения те же, что и в выражении (14).
3. Производительность полуприцепного грейдер-элеватора к одноосному
тягачу
п = • L--.g(/i^L+..sLnP) м3/ч< (17)
k 1 + O2h
где G —• общий вес машины, включая вес грунта на транспортере в кг.
Остальные обозначения те же, что и в выражениях (14) и (16).
Выражения (14), (16) и (17) действительны в том случае, если тяговое уси-
лие Т по условиям сцепления реализуется при всех расчетных рабочих скоро-
стях Vp- При гусеничном тягаче это условие, как правило, выдерживается. При
колесном тягаче должны быть учтены перераспределение нагрузки между веду-
щими колесами и степень блокировки дифференциала. При этом значение тяго-
вого усилия Т в выражении (17) определяется уравнением
Т = (1 4- к) tpj?! кГ,
где к — степень блокировки, обеспечиваемая конструкцйей дифференциала
(fe > 1); ₽! — нагрузка на менее нагруженное колесо в кг; <рг — коэффициент
сцепления этого колеса с грунтом.
Необходимая степень блокировки дифференциала
<?iPi ’
где Р2 нагрузка на более нагруженное колесо; <р2 — коэффициент сцепления
этого колеса с грунтом.
22*
(18)
340
Г РЕ ЙДЕ Р-ЭЛЕВА ТОРЫ
При этом выражение (18) принимает вид
Г = Фт/5! + ф2^2> (18')
чему соответствует полная реализация сцепного веса (это условие выполняется
жесткой блокировкой дифференциала во время работы).
При свободном дифференциале (k = 1) выражение (18) принимает вид
Т = 2!! , ?! кГ. (18")
4. Техническая производительность грейдер-элеватора при двухсторонней
отсыпке грунта (возведение насыпи из двухсторонних резервов или разработка
резерва по кольцевой схеме с выдачей грунта на обе стороны)
_ ШфКпЬ _ FKnL ,ICb
Hmex----j------- — ~£-------> (ДУ)
~у + tnoe 4“ tnoe
где h — толщина срезаемой стружки в м; Ь — ширина стружки в .ад; — коэф-
фициент, учитывающий геометрическую форму сечения стружки; для дисковых
ножей принимается кф = 0,85; kn — коэффициент, учитывающий потери грунта
при подаче его на транспортер; для дисковых ножей принимается: при сухом
рассыпающемся грунте kn = 0,85, а при влажном слитном грунте kr. = 0,95;
L — длина рабочего гона в м; V — средняя рабочая скорость машины в м/ч',
tnoe — время поворота в конце гона в ч; F — №кф — площадь сечения
стружки в .ад2.
При односторонней отсыпке грунта (работа в отвал из одностороннего ре-
зерва) техническая производительность грейдер-элеватора
, (20)
ТТ + 77---h ^ПОв
V VxOA
где Vxox — средняя скорость холостого хода машины в м/ч.
Для прицепных грейдер-элеваторов, обладающих плохой маневренностью,
наименьшая длина гона должна составлять 500—800 м. Для полунавесиых и са-
моходных грейдер-элеваторов наименьшая длина гона может составлять 300—
500 м. Грейдер-элеваторы челночного действия могут достаточно экономично
работать при длине гона 200—300 м.
БАЛАНС МОЩНОСТИ ПРИВОДА ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВАТОРА
Грейдер-элеваторы выполняются с двумя двигателями внутреннего сгорания
или с одним двигателем. При двух первичных двигателях один является двигате-
лем тягача и мощность его расходуется на резание грунта и передвижение ма-
шины, а второй двигатель устанавливается на грейдер-элеваторе и мощность его
расходуется на привод транспортера и органов управления.
Мощность двигателя тягача определена выражением (13). Мощность, потреб-
ляемая для привода транспортера
37 -ПН 37WF11 kWlv ПУ2 \
10000 + 10000 + 10000 + 270 2ghpa33 / ’ (
где П — производительность транспортера в т/ч\ Н — разность уровней конце-
вых барабанов в .ад; / — длина транспортера в м; v — скорость ленты транспор-
тера в м/сек’, Ц7 — коэффициент сопротивления движения ленты по горизонтали;
k — коэффициент сопротивления от вращения роликоопор; п — коэффициент,
учитывающий сопротивление на барабанах.
N тр — п
БАЛАНС МОЩНОСТИ ПРИВОДА ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВАТОРА
341
Мощность, потребляемая механизмами управления, зависит от обеспечивае-
мого совмещения операций управления и характера привода. В современных
конструкциях грейдер-элеваторов с гидравлическим управлением мощность,
затрачиваемая на управление, определяется потреблением мощности гидро-
насосом
<и)
где Пн — производительность гидронасоса в л/мин\ Р — давление, развиваемое
гидронасосом в кг/см2', т] — к. п. д. гидронасоса и его привода (т] = 0,7—0,85).
Полная мощность двигателя грейдер-элеватора
Ns = Nтр-\-Nн л. с. (23)
При одном двигателе на грейдер-элеваторе обычно применяется дизель-
электрический многомоторный привод транспортера, его очистителя и гидро-
насоса управления. Мощность, потребляемая очистителем транспортера, не под-
дается расчету и на основании экспериментальных данных принимается No =
= 1-5-2 л. с.
Полная мощность первичного общего двигателя
N дв = тр + NH + N 0)------1- NTp, (24)
Лэ
где т]э = 0,75-1- 0,85 — к. п. д. генератора и электродвигателей.
Глава XIV
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ,
ДОРОЖНЫХ ОСНОВАНИЙ И ПОКРЫТИЙ *
ПРОЦЕСС УПЛОТНЕНИЯ, НОРМЫ УПЛОТНЕНИЯ
И КЛАССИФИКАЦИЯ УПЛОТНЯЮЩИХ МАШИН
Для каждого вида грунта существует степень влажности (табл. 2), при кото-
рой достигается наибольший эффект уплотнения с наименьшей затратой меха-
нической энергии; такая влажность называется оптимальной для данного грунта.
1. Нормы плотности грунтов при устройстве земляного полотна
Часть насыпи Глубина распо- ложения слоя от поверхности покрытия в м Усовершенствованные покрытия Покрытия усовершенст- вованные облегченные и переходного типа
Дорожностроительные климатические зоны
II—III IV—V II—Ш IV—V
Верхняя .... Нижняя непод- тапливаемая . . . Нижняя подтап- ливаемая До 1,5 1,5 —6,0 6,0—12,0 1,5 —6,0 6,0—12,0 1,0—0,98 0,95 0,98 0,98 — 0,95* 0,98 0,98 — 0,95 0,95 0,95 0,98 0,98 — 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 — 0,90 0,95
* При несвязном грунте принимают К = 0,95. Примечание. Плотность нижних слоев иа глубине более 12 м уста- навливают на основе специальных исследований.
Уплотнение грунта и других дорожностроительных материалов осуще-
ствляется машинами, действие которых основано на принципе (рис. 1):
1) использования статического давления перекатывающихся вальцев, имею-
щих различную форму рабочей поверхности (гладкие, ребристые, кулачковые
катки и катки на пневмошинах);
2) сообщения уплотняющему материалу колебаний, близких по частоте
к собственной частоте колебаний материала (вибраторы и вибрационные машины);
3) динамических ударов (трамбовочные плиты и трамбовочные машины).
Необходимая плотность грунта в насыпях
Кбтах,
где К — коэффициент оптимального уплотнения (см. табл. 1); бтах —• максималь-
ная плотность грунта, определяемая методом стандартного уплотнения.
* Разделы «Катки на пневматических шинах» и «Кулачковые катки» написаны
канд. техн, наук Бородачевым И. П. и д-ром техн, наук Ульяновым Н. А., а раздел
«Трамбовочные машины» — инж. Марковым П. И.
ПРОЦЕСС УПЛОТНЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН
343
Коэффициент К при строительстве железных дорог принимают равным 0,90—
0,95, а в гидротехнических сооружениях 0,95—1,0.
Численное значение плотности грунта в зависимости от оптимальной влаж-
ности приведено в табл. 2.
Грунты представляют собой типичные упруго-пластичные материалы. Вслед-
ствие этого эффективность уплотнения зависит от ряда параметров машин.
Рис. 1. Способы уплотнения грунтов и дорожностроительных
материалов:
а — укатка; б — виброуплотнение; в — трамбование: т — масса;
h — толщина уплотняемого слоя; Н — высота подъема трамбую-
щего органа
1. Плотность грунта зависит от величины нормальных контактных напря-
жений <Т, создаваемых уплотняющими машинами на поверхности грунта. Наилуч-
шие результаты уплотнения получаются в том случае, когда напряжения имеют
оптимальные значения, определяемые зависимостью
о = (0,9—1,0) <т8,
где св — пределы прочности грунта (табл. 3).
2. Оптимальные значения влажностей и максимальной плотности
для различных грунтов
Грунты Оптимальная влажность в % Удельный вес в г/см5 Максимальная плотность в г/см3
Песчаные .... 8—12 2,65 2,05—1,90
Супесчаные 10—15 2,66 1,97 — 1,78
Пылеватые супесчаные 16 — 20 2,68 1,78—1,65
Глинистые . . 18 — 21 2,68 1,72—1,63
Суглинистые 14—19 2,70 1,86—1,70
Тяжело суглинистые и гли-
нистые 18 — 22 —
2,71 1,75 — 1,63
Черноземы суглинистые . . 20 — 25 2,60 1,63—1,50
2. Глубина уплотнения грунта до требуемой плотности зависит от величины
площади контакта рабочего органа в плане и определяется его наименьшим раз-
м ром при условии, если нормальные контактные напряжения соответствуют
оптимальным значениям.
гтярт ' ^Фиктивность уплотнения грунта при прочих равных условиях возра-
nonvcif'p1611110'' вРемени действия уплотняющей нагрузки.
в табл 4 иадМЬ1е давления ПРИ уплотнении различных материалов даны
344
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
3. Пределы прочности грунтов при укатке и трамбовании
(по данным Н. Я- Харкута)
Грунты Предел прочности в кг/см*
При укатке катками При трамбо- вании (диа- метр штампа 70—100 см)
с гладкими вальцами на пневматиче- ских шинах
Малосвязные грунты (песча- ные, супесчаные, пылеватые) . . Грунты средней связности (су- глинистые) 3-6 3 — 4 3-7
6—10 4 — 6 7—12
Грунты высокой степени связ- ности (тяжело суглинистые) . . 10—15 6—8 12 — 20
Весьма связные грунты (гли- нистые) 15—18 8—10 20 — 23
4. Ориентировочные значения наибольших допускаемых давлений
на укатываемые слои покрытия
(по данным И. Н. Иванова)
Вид уплотняемого слоя Допускаемое давление в кг/смг
начальное конечное
Щебеночное покрытие по методу заклинки . . 7 45
То же, при перекате —- 5
Щебеночное покрытие из рядового щебня . . 6 30
Гравийное основание без мелкозема .... 4 25
» покрытие со смешением на дороге 6 28
Глубокая пропитка битумом и черный щебень 10 50
Асфальтобетон горячий: начальная темпера- тура около 100° С; при конце укатки — 60° С 5 30
Песчаный асфальт и грунтоасфальт: начальная температура около 100° С; при конце укатки — 60° С 3 20
Асфальтобетон мелкозернистый холодный . . . 4 30
Грунтоцемент ..... 5 50
Грунт, стабилизированный органическими вя- жущими 4 13
5. Допускаемое линейное давление катка при укатке различных материалов
Характеристика каменных материалов Материалы Предел прочности на сжатие в к.г[смг Допускаемое линейное давление от барабана катка в кг/пог. см
Мягкие Средние ...... Крепкие Очень крепкие Известняк, песчаник Известняк, песчаник, круп- нозернистый гранит Мелкозернистый гранит, сиенит, диорит Диабаз, базальт, диорит, габбро 300 — 600 600—1000 1000 — 2000 >2000 60 — 70 70 — 80 80—100 100—125
КАТКИ НА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИНАХ
345
Для уплотнения грунтов, дорожных оснований и покрытий применяется
большое количество различных машин:
а) катки статического действия самоходные, полуприцепные и прицеп-
ные: гладкие, кулачковые, решетчатые, сегментные и иа пневматических шинах;
б) катки вибрационного действия — самоходные и прицепные с гладкими
металлическими вальцами, на пневматических шинах и кулачковые;
в) катки прицепные с пад'ающими грузами;
г) виброплиты — самопередвигающиеся — прицепные, крановые и ручные;
д) многосекционные виброуплотнители — на гусеничном и колесном ходу;
е) трамбовочные машины на колесном и гусеничном ходу с свободнопадаю-
щим рабочим органом и принудительного (активного) действия;
ж) трамбовки ручные — пневматические, электрические и взрывные.
КАТКИ НА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИНАХ
Катки на пневматических шинах применяют для послойного уплотнения как
связных, так и несвязных грунтов. Они широко используются для уплотнения
грунтов, улучшенных различными минеральными добавками, химической обра-
боткой и вяжущими материалами. Самоходные катки, кроме того, применяют
и для уплотнения черных и асфальтобетонных покрытий.
В качестве тягачей для прицепных катков чаще всего применяются гусе-
ничные тракторы.
У полуприцепных катков в качестве тяговых средств используются как гусе-
ничные, так и колесные тягачи.
Самоходные катки имеют собственную силовую трасмиссию и двигатель.
По способу подвески колес эти катки разделяют на катки с жесткой и с неза-
висимой подвеской колес.
Прицепной каток с жесткой подвеской (рис. 2) имеет несколько колес с пнев-
матическими шинами (обычно 5—8), смонтированных попарно в один ряд. Над ко-
лесами располагается рама с кузовом для балласта. Оси спаренных колес при-
креплены к продольным брусьям рамы. Имеются откидные домкраты для прида-
ния устойчивого положения отцепленному катку и для подъема разгруженного
катка при монтаже и демонтаже колес.
Недостатком прицепных, полуприцепных и самоходных катков на пневмо-
шинах с жесткой подвеской колес является перегрузка отдельных колес при
движении катка по неровной поверхности. В результате этого иногда не обеспе-
чивается равномерное уплотнение грунта по ширине укатываемой полосы; эти
недостатки устраняются при независимой подвеске колес катка (рис. 3 и 4).
Схема независимой подвески колес показана на рис. 5. Каждое колесо может
перемещаться в вертикальной плоскости независимо от остальных.
Наиболее распространенным вариантом независимой подвески колес у при-
цепных и полуприцепных катков является секционная конструкция катка.
У таких катков каждое колесо связано с отдельной качающейся секцией (балласт-
ным ящиком или бетонными блоками).
У самоходных катков на пневмошинах (рис. 6) независимая подвеска колес
достигается с помощью гидравлических, пневматических и механических
устройств, обеспечивающих в ряде случаев не только вертикальное перемещение
колес катка, ио и их боковое качание.
При движении секционного катка по неровной поверхности отдельные секции
взаимно перемещаются в вертикальном направлении, в результате устраняется
п регрузка отдельных колес, что обеспечивает одинаковое уплотнение грунта
под всеми колесами. J
6 приведена техническая характеристика отечественных катков на
пневмошинах, а в табл. 7 и 8 зарубежных.
прприир Деление основных параметров катков на пневматических шинах. Опре-
араметров катков производят в зависимости от их типа и назначения.
346
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Прицепные и полуприцепиые катки, применяемые главным образом для послой-
ного уплотнения насыпных грунтов, рассчитывают применительно к наиболее
тяжелым условиям работы — укатке связного грунта.
Рис. 2. Прицепной каток на пневматических шинах среднего типа Д-263:
/ _ сцепное устройство к трактору; 2 — прицепное устройство; 3—основное
дышло; 4 — запасное колесо; 5 — платформа; 6 — съемное дышло; 7 — коле-
са; 8 — рама; 9 — домкрат; 10 — устройство для очистки колеса
Исходными данными для определения основных параметров прицепных и
полуприцепных катков на пневматических шинах являются требуемая плотность
и глубина уплотнения связного грунта.
Рис. 3. Прицепной каток на пневматических шинах с независимой подвеской колес:
1 — запасное колесо; 2 — бетонные балластные блоки; 3 — рама катка; 4 — дышло;
5 — колеса
КАТКИ НА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИНАХ
347
Расчет самоходных катков на пневмошинах производят применительно к укат-
ке стабилизированных смесей, а также черных и асфальтобетонных покрытий.
Рис. 4. Полуприцепной каток на пневматических шинах Д-551:
1 — одноосный тягач; 2 — балластные ящики; 3 — тяговая рама; 4 — колеса
Размер шин. Плотность грунта зависит от величины нормальных контактных
напряжений на поверхности грунта в заключительной стадии уплотнения, а раз-
меры площади контакта шины с
грунтом определяют глубину уплот-
нения. Исходя из этих соображе-
ний, необходимо выбрать давление
Рис. 5. Принципиальная схема
независимой подвески колос
Рис. 6. Самоходный каток на пневматиче-
ских шинах
6. Характеристика отечественных прицепных и полуприцепных катков
Параметры Прицепные Полупри- цепной Д-551
Д-219 Д-263 Д-326 дск-1
Вес катка в кг: без балласта .... 1 912 5 650 13 300 16 000 и 19 100
с балластом ..... 10 000 25 000 50 000 26 500 40 000
Тяговые средства: для работы .... КД-35 С-100 Т-140 С-80; МоАЗ-546
для транспортирова- ния , . , ГАЗ-51 ЗИЛ-150 МАЗ-200 С-100 ЗИЛ-150
Количество колес .... 8 6 5 6 4
Количество осей ..... Размер шин . 260—20 14,00—20 Одна ось 18,00—28 18,00—28 21,00—28
Давление воздуха в ши- нах в кг!см? 4—4,5 5—6 4—4,25 4,0—4,25 2—4,25
348
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Характеристики самоходных катков на пневматических шинах
tv я Exodos -OU оЛИ^Е^ 1 5,65 5,0 6,4 7,5 8,1 6,2 5,7 8,1 4,6 5,5 7,0 7,4 4,6 6,1 6,1 6,4 7,3 8,2
ww я хэяообп #i4HxodoV 1 350 241 241 305 356 241 279 394 I 267 254 279 330 406 254 1 254 254 | j 254 1 254 . 267 406 279 330 305 1H
Габаритные размеры в мм вхоэ -нд вниб -ИП1 ВНИ1гД 4750| 1800| 3090 4508 1753 1880 4877 2553 1880 5791 2438 2540 6401 2311 2845 4877 2299 1880 3810 1702 2235 5690 2032 3073 3810 1727 2286 3912 1727 231 1 4369 2438 2210 5537 2438 2159 3810 1727 2134 3932 1829 2235 3932 1829 2235 3957 2235 2337 3982 1626 2362 5385 2338 2692 3810 1780 2311 5690 2286 2972 3810 1853 2438 4115 2235 1829 5795 2287 3355 1 E J E | E । 5500 । 2500 j 5230
ww я iqooifou уоиавихотг -иЛ ЕННбиЩ 1700 1727 2527 2388 2159 2134 1727 2184 1727 2108 2438 2445 1727 1829 1829 2235 1626 2338 1780 2150 1730 2125 2225 2380 I 2300 I 2300 1 1980 j I 2300 2200 1 2200
Число колес и размер шин ведомых ведущих СССР \ 3/12,00 — 20 I 4/12,00 — 20 | США । 7/7,50—15 4/7,50— 15 7/7,50—15 6/7,50— 15 5/9,00 — 20 6/9,00—20 3/13,00 — 24 4/13,00—24 5/7,50—15 6/7,50— 15 7,50—15 — 13,00—24 — 4/7,50—15 5/7,50—15 5/7,50—15 6/7,50— 15 5/9,00—20 6/9,00—20 3/13,00—24 4/13,00—24 7,50—15 7,50—15 4/7,50—15 5/7,50—15 4/7,50—15 5/7,50—15 5/7,50— 15 6/7,50— 15 4/7,50—15 5/7,50— 15 5/9,00 — 20 6/9,00—20 5/7,50- 15 4/7,50— 15 3/13,00—24 4/13,00—24 5/7,50— 15 4/7,50— 15 5/7,50—15 6/7,50—15 3/13,00—24 4/13,00 — 24 ФРГ 6/17,00 — 20 I 6/17,00 — 20 6/17,00—20 7/17,00—20 ! 4/8,25—15 | 4/8,25—15 Франция I 5/1 1 00—20 I 4/11,0 — 20 5/11.00—20 6/11,00—20 | 5/1 1,00—20 1 6/11,00—20
Скорость движения в км/ч. 1 25 1 3,2—20,8 3,2 — 20,8 3,2 — 24,0 3,2—22,4 3,2 — 20,8 До 24,0 0—31,0 4,0—19,2 4,0—19,2 3,2—23,2 0—17,28 4,0 — 26,4 0—17,6 4,0—17,6 0-32,0 0—32,0 3,2 — 24,0 0—32,0 0—25,5 1,2 — 26,0 4,0—21,0 4,0—19,3 1,6—32,0 I 7,5—17 6-27 1 2,0-12,0 I 3,2-15,4 4,0—20,0 | 3,1 — 27
Число передач -UH fad -aug 1 3 1 3 I 4 4 4 4 4 4 5 5 4 4 3 3 3 3 6 2 6 6 6 6 3 3 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 5 5 3 3 4 4 4 4 Л * _ I 2 4 | 4 НН
'э 'V а в^ахваиа!/ qiooHinow 1 110 1 48 48 83 114 64 73 125 37 52 66 1 62 : 125 75 45 45 65 65 30 73 130 80 I 100 1 75 1 45 1 60 1 I 36 1 1 75 80 : 1 95 :
Удельное дав- ление в 1 кг/пог. см WOX -OBIf -IfBp 0 BIO В If -IfBp cap 1 1 17,2 50,0 I 15,2 48,5 : 35,0 96,0 45,0 140,0 17,8 57,0 32,3 60,0 49,0 125,0 19,0 53,2 17,0 50,0 26,1 81,0 42,6 133,0 — 40,0 11,8 18,2 । 41,3 — 13,6 — | 23,6 — | 21,3 — 15,5 52,8 i 46,5 126,0 21,0 61,0 1 13,4 35,8 34,0 132,0 i 21,0 56,0 Е 1 Е
Вес в т wox -OBIT -IfBp 0 EXO BIT -ITBp I eap | 7,0 | 16,0 2,97 8,50 3,84 12,2 8,39 22,6 9,67 30,0 3,78 12,1 3,18 9,38 10,6 27,36 3,26 9,75 3,76 11,26 7,29 22,70 10,22 31,78 — 6,33 3,04 9,08 2,91 8,31 3,86 11,17 6,31 12,71 9,08 27,33 2,63 9,10 10,00 27,20 3,80 11,00 2,94 7,55 7,55 29,4 7,2 19,20 8,50 I 12,00 10,00 14,00 4,0 1 8,00 12,0 I 22,5 9,0 15,0 9,0 1 20,0
КАТКИ НА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИНАХ
349
8. Характеристика прицепных катков на пневматических шинах (ФРГ)
Ве( в т Q W 6- к О 3 Число солее Размер шин Ширина уп-
без балласта с балла- стом о 8- Я ,• Я ей В* Я" С- св . 5 Я С- ч 2 «к Впе- *реди 1 Сзади Впереди Сзади лотняемой полосы в мм
1,60—2,0 2,24—3,0 5,0—8,0 15,0 15,0 26,0 4,60—16,4 9,00—15,0 8,5—27,0 45,0 25,0 90,0 25—30 30—50 3—4 6 4—7 4 4 4 4—5 7 4 10,00—16 ( 7,50—16 | 7,00—16 ( 10,00—16 1 14,00—24 18,00—24 16,00—20 21,00—25; 24,00—29 10,00-16 ( 7,50—16 ) 7,00—16 10,00—16 16,00—20 1250—1750 2150—2250 1330—2130 2830 2320 3300
воздуха в шинах катка и рассчитывать необходимую нагрузку на колесо, так
как последняя определяет размеры площади контакта. Давление воздуха
в шинах при укатке связного насыпного грунта должно быть не ниже 5—
6 кг/см2'. Если каток будет использоваться для уплотнения связного грунта
с ненарушенной структурой, то давление должно быть повышено до 7—8 кг/см1.
В первом случае нагрузка на колеса катка GK при заданной требуемой плот-
ности грунта Кт и глубине уплотнения Но может быть определена по приближен-
ным формулам:
GK = 3,6 при Кт = 0,95Лтах;
GK = 8,0 Н20 при Кт = 0,98/<тах,
где w0 — оптимальная влажность уплотняемого грунта; w — действительная
влажность того же грунта.
Коэффициент ~ имеет смысл
Если катки имеют механизмы
при W С w0.
и устройства для регулирования давления
воздуха в шинах, то при первых проходах по рыхлому грунту давление воздуха
должно быть низкое, а затем повышено по мере уплотнения.
По давлению воздуха и нагрузке на колесо подбирается необходимый размер
шин по ГОСТу 8430—57.
Вес катка. Максимальный вес катка на пневмошинах, который должен быть
при уплотнении связного грунта, определяется из условий эффективной реали-
зации тяговых качеств тягача при работе катка в тяжелых и типичных условиях
эксплуатации.
Условия компоновки тягача в агрегате с катком должны отвечать следующим
требованиям.
1. Эффективность использования тягача в первую очередь характеризуется
величиной тяговой мощности. Поэтому при уплотнении грунта катком в типичных
и тяжелых условиях необходимо, чтобы тягач работал на первой передаче и на
р жшче, близком к максимальной тяговой мощности.
точной ^аксимальная сила тяги тягача на первой передаче должна быть доста-
кающих приПработееНИЯ наи®ольших кратковременных сопротивлений, возни-
построить°тРгДеЛеНИЯ максимального веса катка на пневмошинах необходимо
Р я овую характеристику при работе на рыхлом насыпном грунте,
350
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
По ней следует определить силу тяги, соответствующую максимальной
тяговой мощности Т а затем рассчитать вес катка G по формуле
где f — коэффициент сопротивления качению колес катка при первом проходе
(/=0,124-0,22); i — уклон местности; С — коэффициент использования силы
тяги, принимаемой для колесных тягачей 0,85—0,95, а для гусеничных 0,8—0,9.
Рассчитав максимальный вес катка и зная нагрузку на колесо, следует опре-
делить число колес. После этого необходимо произвести проверку на преодоление
сопротивлений, которые возникают при укатке рыхлого грунта, когда каток
начинает трогаться с места на предельный расчетный уклон.
Максимальная сила тяги тягача должна быть достаточной для преодоления
суммы всех возникающих сопротивлений IP, т. е.
Ттах > 2 Г
ИЛИ
тmax > G (f + о + ~ >
s ‘
где G — вес катка в кг; f — коэффициент сопротивления качению колес при пер-
вом проходе; i — уклон поверхности; g — ускорение силы тяжести; v — скорость
движения катка в м/сек; t — время разгона катка (2—3 сек).
Если это условие соблюдено, то максимальный вес катка рассчитан пра-
вильно, в противном случае необходимо уменьшить максимальный вес катка.
При повторных проездах по одному месту, когда сопротивление движению
катка снижается, целесообразно использовать более высокие передачи.
При уплотнении несвязных и малосвязных грунтов рационально снижать
давление воздуха. В этом случае и вес катка должен быть уменьшен, иначе шииы
будут работать с перегрузкой и быстро изнашиваться.
Для определения зависимости веса катка на пневмошинах от давления воз-
духа в шинах можно пользоваться следующими данными.
Давление воздуха в шинах в г.гр.'П 6 5 4 3 2
Вес в % от максимального значения 100 90 80 65 50
Зазоры между шинами. Зазоры необходимы для установки опор осей и пред-
отвращения соприкосновения шин при их деформации под нагрузкой.
Наибольший допустимый зазор /тах ограничивается условиями равномер-
ного по ширине уплотнения грунта:
/шах = (0,4—0,6) В,
где В — ширина профиля шины.
При увеличении зазоров происходит интенсивное выдавливание грунта
в пространство между колесами, увеличиваются глубина колеи и сила сопротив-
ления качению катка, а эффективность уплотнения снижается.
Глубина уплотнения для связного грунта (при 6m = 0,956тах) может быть
рассчитана
яо = о,2 JLT/CpK,
° w0 V 1 — ф
где GK — нагрузка на колесо катка в кг; pw —• давление воздуха в шинах в кг/см2;
ф — коэффициент жесткости каркаса покрышки (при pw равном 2; 4 и 6 кг/см?,
ф равно соответственно 0,50; 0,30 и 0,20).
Необходимое число проходов катка зависит главным образом от вида уплот-
няемого грунта. С повышением степени связности грунта оно увеличивается
{табл. 9),
КУЛАЧКОВЫЕ КАТКИ
351
9. Число проходов и давление воздуха при уплотнении различных грунтов
Параметры Грунт
песчаный супесчаный глинистый
Давление воздуха в шинах в кг1с.ч2 . 2 3-4 [5—6
Необходимое число проходов 2-3 3-4 5-6
Производительность катков на пневмошинах
L (В - А) На
(4 + ')"
Кв м3!ч,
где L — длина укатываемого участка в м; В — ширина укатываемой полосы в м;
А — величина перекрытия смежных проходов (Л = 0,2 м); Но — глубина уплот-
нения в ж; Кв — коэффициент использования рабочего времени; v — скорость
движения катка в ж/ч; t — время разворота тягача с катком на конце участка
(/ = 0,02 ч); п — необходимое число проходов по одному месту.
КУЛАЧКОВЫЕ катки
Кулачковые катки предназначены для уплотнения связных грунтов. Особенно
эффективно оии работают при уплотнении связных комковатых грунтов.
Кулачковые катки подразделяют на прицепные и самоходные.
Прицепные катки (рис. 7 и 8) состоят из гладкого металлического вальца,
закрепленного на оси и вращающегося в подшипниках, укрепленных в раме.
Бандажи с приваренными к ним кулачками закреплены стяжными болтами
на поверхности вальца, внутренняя полость которого заполняется балластом
для увеличения веса. Для очистки кулачков установлена гребенка, закрепленная
иа раме.
В табл. 10 приведена краткая техническая характеристика отечественных
катков, а в табл. 11 и 12 — зарубежных.
В отличие от катков на пневмошинах кулачковые катки создают большее нор-
мальное контактное напряжение, вследствие чего кулачки интенсивно погру-
жаются в грунт. Уплотнение грунта происходит под действием нормальных кон-
тактных напряжений, возникающих на опорных поверхностях кулачков, и за счет
бокового распора, обусловливаемого погружением кулачков в грунт.
Различают расчетное и фактическое нормальное контактное напряжение.
Расчетное нормальное контактное напряжение определяют, предполагая,
что передача грунту веса катка осуществляется через один ряд кулачков, распо-
ложенных по образующей вальца.
Фактически действующие нормальные контактные напряжения при доста-
точно плотных грунтах в 1,5—2 раза меньше расчетного потому, что в передаче
веса катка участвуют также и кулачки соседних рядов.
Исходными данными для определения параметров кулачковых катков должна
быть глубина уплотнения грунта Яо; тогда необходимая длина кулачка I должна
/ = (1,54Я0 + hp) — 2,56,
"Г ?°‘п,ЦН[|а разрыхленного слоя грунта (для катков среднего веса hp =
см), Ь — минимальный размер опорной поверхности кулачка.
352
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
3300------------------------
1630
162k
Рис. 7. Легкий прицепной кулачковый каток Д-130:
j — рама; 2 — валец; 3 — гребенка; 4 — дышло; 5 — прицепное устройство;
6 — бандаж
Диаметр барабана катка D связан с длиной кулачка зависимостью
Ширину вальца катков В выбирают в зависимости от его диаметра
В = (1,1-1,2) D.
Вес катка
G — oFz,
где ст — расчетное нормальное контактное напряжение;
Грунты (5 в кг!см2
Легкие и средние суглинки.............................. 7—15
Средние суглинки.................................... 15 — 40
Тяжелые суглинки и глинистые грунты................... 40—60
КУЛАЧКОВЫЕ КАТКИ
353
F — опорная поверхность кулачка в см2; г — число кулачков в ряду, располо-
женном по образующей вальца катка.
Излишне высокие напряжения снижают эффективность укатки грунта из-за
значительных пластических сдвигов и увеличения толщины верхнего разрыхлен-
Рис. 8. Тяжелый прицепной кулачковый каток Д-220:
1 — трактор; 2 — прицепное устройство; 3 — рама; 4 — кулачок; 5 — валец;
6 — люк; 7 — бандаж; 8 — дышло; 9 — гребенка
10. Характеристика отечественных кулачковых катков
Параметры Марка
Д-130Б’ Д-220
Тяговый трактор Вес катка в кг-. ДТ-54 Два С-100
без балласта 3740 12 700 (15 800)*
_ с балластом 5520 28 300 (31 400)
Диаметр вальца в мм Ширина вальца в мм Длина кулачка в мм 1240 2 400
1510 2 730
188 400
число кулачков в шт .......... 128 150
ir Л^'^’анные без скобок — при восьми бандажах с кулачь c кулачками. ками, в скобках — при
по
Бородачев и др. 304
354
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
ММ
11. Характеристика зарубежных прицепных кулачковых катков
Мощ- ность дви- гателя тягача в л. с. 25 — 50 90—140 50 — 90
I Кулачки Количе- ство на каждый валец 60—160 120—136 192—240
Длина в мм 200 450 180—200
Удельное давление : в кГ/см2 с балла- стом 28 — 94 71,5 44 — 132
без балласта 15 — 34,3 36,4 20 — 31
| Размеры вальца в мм Опорная поверхность одного ку- лачка в см2 40 65 37,5 — 40
Ширина 1000—2500 2000 2500—3000
I Диаметр без кулач- ков 950—1600 ; 1800 I 1020—1600
1 Вес в т ] с балластом 2,24—7,55 18,50—21,4 7,09—14,6
без балласта 1,20—3,0 9,50—13,5 3,25 — 6,0 i
12. Характеристика американских самоходных кулачковых катков Г абарнтные размеры Б ММ eiooiqg 3665 3510 S S’ 2 к и « 3 P.S к о « ЕС S CQ я « S & И- м о « « я gsg
Енибищ 4270 5440
вни1гД 8540 9000
W Я 1Ч0 01Г0П 0OW -эвнхотшА внибищ 3404 3660 3660 4800 i “
(внибиш х X diawBHtf) ww я aotiqirna iqdaweBj 1524X1524 1525X1830 1525X1830 1525X1529
zwo я EMhBiMM ЧЬ'вУпОЦ’Ц S Illi
ww я еяьвеЛм Eiooiqg §1111
SOMhEirAM OITOHh 480 336
ao'Hqii’Ba oitohb 4* 4* 2* 3** 4***
fi/WX Я винэжия'е' qioodoM^ 1 5,5—8,0 3,2—9,6 0—12,8 2,4—11,27 0—12,8
'Э 'V Я BIT -aiEJHai/ qiooHfriojv 420 i 4X100 2X 125 3X130 2X125
В1ОЕ1Г -1ГЕ9 сэр wz-zou/?* a aHHairaEtf эончкэйд ь Illi
i Вес в m : noiOBirifEg о 54,5 37,0 . 45
BIOEITITBQ EOQ 40,0 j 43,6 34,0
i | Модель M50-55 SP-22 SP-30T
Фирма Ле-Турно-Вестин- гауз Фергюсон Фергюсон Бросс Студи * Все вальцы ве ** Два вальца ве *** Два вальца ве
КУЛАЧКОВЫЕ КАТКИ
355
ного слоя. Кроме того, чем выше напряжение, тем больше грунт налипает на
кулачки, что затрудняет осуществление укатки.
Потребное число проходов п
Тт
где S — поверхность вальца катка в сж2; F — площадь опорной поверхности
кулачка в см2; т'— общее число кулачков; g — коэффициент, учитывающий
неравномерность перекрытия поверхности кулачками (g = 1,3).
Кулачки на поверхности вальца располагают в шахматном порядке; коли-
чество их на 1 м2 поверхности вальца для легких и средних катков составляет
20—25 шт.
Вес одного катка или вес агрегата из нескольких катков должен быть увязан
с тяговыми качествами тягача. Для этого следует провести расчеты, придержи-
ваясь методики, приведенной выше.
Необходимо иметь в виду, что при движении кулачковых катков коэффи-
циент сопротивления качению при первом проходе имеет значения 0,25—0,30.
Расчет производительности кулачковых катков осуществляется так же,
как и для катков на пневмошинах.
Методика тягового расчета кулачковых катков аналогична методике тяго-
вого расчета для пневмошинных катков и отличается лишь коэффициентом сопро-
тивления качению, который может быть определен по формуле, предложенной
Н. Н. Наумец:
, Т nh2bc / 1 . а \
' ~ 7Г ~ nD уТ + ~2 / ’
где G — вес катка в кг; Г — сила тяги в кГ; D — диаметр барабана катка в м;
п число кулачков; b — ширина опорной поверхности кулачка в м; а — длина
опорной поверхности кулачка в м; с — коэффициент деформации грунта:
Грунт
с в ке/м2
Очень рыхлый......................
тЫХЛЫЙ...........................
плотный v: ........... '
°чеиь плотный ....................
0,10—1,0
1,0—3,0
3,0 —8,0
8,0 и более
фЫС0Та кУЛачка.
выходе^его К^Лачка выбирается из условия наименьшего рыхления грунта при
грунта.
одностопоУ $ пока®аны формы кулачков: а к б пригодны только в условиях
23* Р ННего Двщкения кулачка. При реверсивном движении такие кулачки
356
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
при выходе из грунта сильно его рыхлят. Формы в и д сильно рыхлят верхний
слой и создают малое удельное давление. Наилучшими формами следует считать г
и е с круглым или прямоугольным сечением, которые менее всех рыхлят грунт
и наилучшим образом очищаются от прилипшего грунта.
В настоящее время за рубежом начинают широко применяться вибрационные
кулачковые катки. Однако из-за отсутствия опыта пока еще не предоставляется
возможным привести данные по выбору их параметров.
Тяговый расчет самоходных катков и компоновка производятся по изложен-
ным формулам и методике с учетом коэффициента сопротивления перекатывания,
определяемого по формуле Н. Н. Наумец.
КАТКИ РЕШЕТЧАТЫЕ, СЕГМЕНТНЫЕ И ПЛАСТИНЧАТЫЕ
За последнее время за рубежом получили широкое распространение катки
с решетчатыми (из плетеной металлической сетки), сегментными и пластинчатыми
обечайками ,'на укатывающих вальцах. Такие катки предназначаются для дроб-
Рис. 10. Прицепной решетчатый каток фирмы Хистер
ления и уплотнения сухих, комковатых насыпных грунтов и разрыхленных ста-
рых грунтовых стабилизированных и гравийно-щебеночных оснований и
покрытий.
Решетчатые катки изготовляются как самоходными, так и прицепными,
а сегментные и пластинчатые только самоходными.
Прицепной каток фирмы Хистер (США) весом 13,6 т имеет обечайку из пле-
теной сетки, выполненную из круглого пруткового железа диаметром 38 мм
(рис. 10). Торцы прутков лежат в углублениях специальных торцовых колец
и приварены к ним. Торцовые кольца болтами крепятся к дискам ступицы вальца.
Валец катка диаметром 1,5 м состоит из двух секций для облегчения поворота
катка. Размер ячеек сетки 90 X 90 мм. Впереди и сзади рама катка имеет гнездо
(ящики) для установки грузов (бетонных блоков). Удельное давление катка на
1 пог. см образующей вальца составляет в среднем 5,3 кГ; при контактиро-
вании с укатываемой поверхностью только бугорками сетки, образованными
в местах пересечения прутков, давление на поверхность достигает 10 кПс'.'?
К.АТК.И РЕШЕТЧАТЫЕ, СЕГМЕНТНЫЕ И ПЛАСТИНЧАТЫЕ
357
и более. Отверстия сетки не позволяют смещаться уплотняемому материалу в сто-
роны, вследствие этого такие катки применяют и для уплотнения малосвязных
грунтов, чего нельзя выполнять кулачковыми.
В прицепном решетчатом катке итальянской фирмы Марини сетка крепится
к дискам торцами прутков (через один пруток). Для придания жесткости вальцу
и предохранения сетки от износа.при транспортировании на концы каждой секции
вальца устанавливают металлические бандажи. При работе эти бандажи умень-
шают эффективность катка, а поэтому это мероприятие вряд ли следует реко-
мендовать. При применении решетчатых катков для уплотнения глинистых и
суглинистых грунтов наблюдается налипание грунта на сетку. Для очистки сетки
применяют зубчатые, литые из стали чистики, расположенные внутри вальца.
Рис. 11. Решетчатый каток Минавтошоссдора Латвийской ССР
Прицепные катки работают в сцепе с гусеничным трактором, автогрейдерами,
колесными тягачами, причем имеются конструкции колесных тягачей, у которых
задние ведущие колеса представляют собой вальцы с решетчатой обечайкой.
В мастерских дорожностроительного района № 3 Минавтошоссдора Латвий-
ской ССР изготовлен решетчатый каток (рис. 11) весом 7,8 т без балласта и 17 т
с балластом (4 бетонных блока весом по 2,3 т). Диаметр вальца 1,8 м, а число
секций 2. Ширина уплотняемой полосы 2 м. Конус и диски являются жесткой
основой вальца. Плетеная стальная решетка, выгнутая из прутка диаметром
38 мм, состоит из 6 колец и 38 образующих, сваренных в местах пересечений.
Наружный край решетки усилен стальным кольцом.
По данным испытаний Ленинградского филиала СоюзДОРНИИ, каток с трак-
тором С-80 производит уплотнение до 0,95—0,98crmax малосвязных и несвязных
грунтов за 6—7 проходов на глубину 40—50 см, создавая при этом верхний раз-
рыхленный слой на глубину 8—10 см. Для уплотнения до 0,95—0,98огаах комко-
ватого грунта (тяжелый суглинок) на глубину 40 см требуется 10—12 проходов
(рис. 12).
Самоходные решетчатые катки в большинстве своем представляют обычные
Дорожные, моторные двухосные трехвальцовые катки, у которых задние вальцы
с цельной металлической обечайкой, заменены вальцами с решетчатой обечайкой.
Разновидностью решетчатых катков являются катки весом 10—12 т с зубча-
тыми вальцами, предназначенные для дробления комковатых грунтов и кирко-
ванных старых дорожных покрытий. Задние вальцы таких катков имеют по 5 зуб-
чатых колец, а передний — 10. Каждое кольцо заднего вальца имеет 12 выступов
(зубьев), а переднего 10 выступов (зубьев) высотой 102 мм. Зубья имеют ширину
й мм и расположены один от другого по образующей вальца на расстоянии 63 мм,
358
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Для очистки вальцов от налипшего грунта устанавливают специальные скребки.
На таком катке установлен дизель мощностью 118л. с. Скорость движения вперед
Рис. 12. Распределение плотности по глубине при уплотнении
решетчатым катком весом 17 т:
а — малосвязного гоунта (легкая супесь); б — связного
грунта (тяжелый суглинок); / — после шести проходов;
2 — после десяти проходов; 3 — после восьми проходов;
4 — после двенадцати проходов
1,8 м, ширина 0,5 м;
и назад от 3 до 8 км/ч. Размены задних вальцов: диаметр
переднего: диаметр 1,1 м, ширина 1,0 м. Вес катка 13,3 т.
Рис. 13. Самоходный четырехколесный каток, оборудован-
ный вальцами с сегментами
Самоходные катки и тягачи с сегментными вальцами предназначены для
тех же целей, что и решетчатые.
Каток весом 14,5 т модели К-45 Компактор (рис. 13) имеет четыре вальца,
из которых два ведущие, а два ведомые. Ободы передних вальцов состоят из трех,
КАТКИ САМОХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ 35Й
а заднего из четырех металлических колец со стальными пластинками (сегмен-
тами), которые образуют решетчатую обечайку. Каток имеет гидромеханическую
трансмиссию с полуавтоматической коробкой перемены передач с блокируемым
дифференциалом. Установлен также трехступенчатый турботрансформатор. Транс-
миссия обеспечивает движение вперед и назад с одинаковыми скоростями от 1,6
до 8,0 км/ч. Рулевое управление — гидравлическое с усилителем. Удельное
давление 103,7 кг/пог. см. Размер вальцов (ширина X диаметр): ведомых 584 X
X 1753 мм, ведущих 807 X 1753 мм; ширина укатываемой полосы 2718 мм.
По данным фирмы эффект уплотнения сегментными катками на 3—7 % больше
по сравнению с гладкими катками.
Производительность и расчет мощности, компоновка таких катков произво-
дятся по методике для колесных тягачей и катков на пневмошинах.
КАТКИ САМОХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
С ГЛАДКИМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ВАЛЬЦАМИ
Определяющими параметрами любых катков с жесткими гладкими вальцами
являются вес и удельное давление на 1 пог. см длины образующей вальца.
По весу, удельному давлению и мощности двигателя самоходные катки под-
разделяют на:
а) тротуарные весом до 3 т с удельным давлением до 20 кг/пог. см и двига-
телем мощностью до 15 л. с.;
. б) легкие весом 3—5 т с удельным давлением 20—40 кг/пог. см и двигателем
мощностью 20—25 л. с.
Катки этих групп предназначены для уплотнения облегченных черных и
асфальтобетонных покрытий, парковых дорожек, заводских полов, стадио-
нов и т. д.;
в) средние весом 6—9 т с удельным давлением 40—60 кг/пог. см и двигателем
мощностью 30—40 л. с., предназначенные для уплотнения гравийно-щебеночных,
черных и асфальтобетонных покрытий;
г) тяжелые весом 10—15 т с удельным давлением 60—80 кг/пог. см и двига-
телем мощностью 40—60 л. с., предназначенные для окончательного уплотнения
гравийно-щебеночных, черных и асфальтобетонных покрытий;
д) сверхтяжелые весом выше 15 т с удельным давлением 80—120 кг/пог. см
и двигателем мощностью свыше 60 л. с., служащие для уплотнения тяжелых
каменных оснований и покрытий и для уничтожения волн на поверхности асфаль-
тобетонных покрытий.
По числу и взаимному расположению вальцов статические самоходные катки
с гладкими вальцами подразделяют на одновальцовые с поддерживающим роли-
ком и без него (рис. 14, а); трехвальцовые двухосные с двумя задними ведущими
вальцами (рис. 14, б); двухвальцовые двухосные с одним или обоими ведущими
вальцами (рис. 14, в); трехвальцовые трехосные с одним или со всеми ведущими
вальцами (рис. 14, г). Основные рабочие параметры самоходных катков приве-
дены в табл. 13.
Требования, предъявляемые к самоходным каткам:
1) возможность изменения веса катка,
2) хороший обзор укатываемого слоя при движении вперед и назад,
3) допускаемое усилие на рычагах управления не более 6 кг,
4) регулирование числа оборотов двигателя на всех режимах,
о) нормальная работа двигателя при температуре воздуха до 4-50° С,
о) нормальная работа двигателя при большой запыленности воздуха,
и надэдРевеРсиРование и одинаковое количество скоростей при движении вперед
8) торможение катка с выключенным двигателем при уклоне 15%,
9) плавное движение и трогание с места,
860
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
10) допускаемая конусность вальцов не более 3 мм,
11) разность диаметров правого и левого вальцов не более 3 мм,
12) неравномерность толщины обода не более 5 мм,
□
а) 6)
в) г)
Рис. 14. Схемы самоходных катков ^статического действия
с гладкими вальцами
13. Рабочие параметры самоходных катков
(ГОСТ 5576 — 54 «Катки дорожные моторные»)
Параметры Тяжелые Средние Легкие
Количество укатывающих вальцов
2 3 3 2 3 2
Линейное удельное давление (от ве- дущих вальцов) в кг/пог. см . . . . Общий вес катка в т Нагрузка на ведущие вальцы в % от общего веса не менее Количество ведущих вальцов . . . Мощность двигателя в л. с. . . . Скорости катка в км/ч: рабочие транспортные Диаметр вальцов в мм: ведущих ведомых не менее Радиус поворота по внутреннему следу в мм не более Перекрытие следа вальцов с каждой стороны в мм, не менее Дорожный просвет в мм не менее 60 — 80 10—14 50 1—2 40 — 60 2 — 4 4 — 8 1000— — 1600 1200 3600 300 60 — 80 10—14 67 2 40 — 60 1,3 — 4 4 — 8 1600 1000 — — 1200 3600 100 — — 120 300 60 — 80 12—15 1—3 40 — 60 2 — 4 4 — 8 1000 — — 1600 1000 — — 1600 300 40 — 60 6 — 9 50 1—2 30 — 40 2 — 4 4 — 8 1200 — — 1300 1000 3000 300 40 — 60 6-9 67 2 30 — 40 1,3—4 4 — 8 1250 — — 1350 900 — — 1000 3000 100 — — 120 300 20 — 40 3-5 50 1—2 20 — 25 2 — 4 4 — 8 1000 — — 1300 900 2000 200
КАТКИ САМОХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
301
13) зазор между торцами секций направляющих вальцов 1—2,5 мм,
14) в собранном виде обе секции направляющих вальцов должны свободно
проворачиваться от руки независимо одна от другой,
15) запуск двигателя катка стартером.
Каток должен быть оборудован фарами для освещения фронта работ в ночное
время, звуковым сигналом, тентрм для защиты водителя от солнца и атмосферных
осадков; противопожарными приборами; приспособлениями для очистки вальцов
от налипающего во время работы материала и для смачивания их при уплотнении
черных и асфальтобетонных смесей.
Характеристика отечественных самоходных катков с гладкими вальцами
дана в табл. 14, а зарубежных в табл, 15.
14. Характеристика отечественных самоходных статических катков с гладкими вальцами
Параметры Марка
Д-552 Д-469 Д-211А Д-399А Д-400А
Тип катка Двухос- Двухос- Двухос- Двухос- Трехос-
ный ный ный НЫЙ ный
Двух- трех- трех- двух- трех-
вальцо- вальцо- вальцо- вальцо- вальцо-
вый вый вый вый вый
Вес катка в кг:
с балластом 6000 7000 10 400 8 600 10 800
без балласта .... 8000 — — 12 200 15 500
Удельное давление в кг[пог. см
переднего вальца:
без балласта . . . 24 23,5 30 21 13,5
с балластом . . . заднего вальца: 32 — — 31 23
без балласта . . . 36 42 73 43 47
с балластом . . . 48 — 62 64
среднего вальца:
без балласта . . . — — — — 23
с балластом . . . — —. — — 33
Ширина вальцов в мм:
переднего 1000 1000 1 000 1 300 1 300
заднего 1000 500 500 1 300 1 300
среднего — — — — 1 300
Диаметр вальцов в мм:
переднего 1000 900 1 000 1 300 1 300
заднего 1200 1300 1 600 1 600 1 600
среднего —— — 1 300
Перекрытие следа валь-
цов с одной стороны в мм Скорости движения катка (вперед и назад) в км[ч: — 100 100 — —
на I передаче . . . 2,24 2,13 1,85 2.8 2,8
>11 » . . . 4,48 3,1 2,7 5,96 5,96
» III » ... 6,12 5,32
Ширина укатываемой
полосы в мм ...... 1000 1800 1 800 1 300 1 300
Радиус поворота по вну-
треннему следу в м Дорожный просвет в мм База катка в мм . . Рулевое управление 3000 350 3000 Гндрав- 3000 300 2950 Механ 3 600 490 3 320 ическое 4 300 315 2 700 Гидравл 4 300 315 4 460 ическое
Мощность двигателя в лическое
Габаритные размеры в мм.: 30 28 40 55 55
длина ..... ширина .... высота 4247 4220 4 910 4 280 6 080
1270 1800 1 800 1 900 1 900
2620 2410 2 500 2 550 2 550
362
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
15. Основные параметры зарубежных катков
Сверхтяжелые I , >< . о « « з О “ и 11,96—13 15 — 20 72—105 4 1,1 —9,6 1120—1220 1250—1372 1120—1524 1250—1372
> и . О >, 1) К tf й 3 u A t£ Д О.Ч о h й й о « Л м 1 12,0—16,0 16,0—21,0 42 — 60 3 — 4 । 1,0—7,0 1100—1350 1200—1580 1530—1750 530—600
А । 2 > о £ £ л * 3 4 Д >> д и те о и о м Ef о ! 11,8 18,36 90 2 0,8— 8,8 1220 1372 1524 1372 420
Т яжелые | . и > о >. о К =f д 3 £ А К£ Д СХ Е Г) Ь те £ О и л и 8,0—12,0 10,0—15,5 30—100 2 — 5 0,64 — 9,2 1067—1200 1070—1200 1300—1753 508—610 305 — 533
! Двух- вальцо- вые двух- осные 7,35—13,5 9,81 — 15,5 45—105 2-4 0,8—8,96 1 180— 1220 1250—1372 1180—1524 1250—1372 406—483
Средние 1 । X © >.£ К tf и д £ А К£ Д ,0*4 о Н « £ о м л и 5,47—8,0 7,08 — 9,42 30—81 2 — 5 । 0,4—12,8 j 965—1200 1010—1118 1100—1524 400—550 305—406
Двух- вальцо- вые двух- осные 1 3,5 —7,6 5,35 — 9,32 29 — 75 2-4 0,8—8,64 762—1041 965— 1270 1016—1346 965—1270 229—394
Легкие | Двух- вальцо- вые двух- осные 1,32 — 3,5 2,04—4,77 6 — 36 1—4 0,8 — 8,96 610—838 : 762—1016 781— 1220 965— 1067 286—381
Одноваль- цовые с ручным управле- нием ; 0,55—1,85 0,32 — 2,9 2,75 — 6,0 1 — 2 1,55 — 4,65 550 600 ! 900—1080 700 — 830
Параметры Вес в т: без бал- ласта . . . с балла- стом . . . Мощность двигателя в л. с. Число пере- дач Скорость дви- жения в км[ч Размер валь- цов в мм: ведомых: диаметр ширина ведущих: диаметр ширина Дорожный просвет в мм
КАТКИ САМОХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
303
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ КАТКА
Производят по формуле
N = л. с.,
270т)
где Токр — окружное усилие (сила тяги) на ведущих вальцах катка в кГ; v —
рабочая скорость движения в км/ч; т] — к. п. д. передач от двигателя к веду-
щим вальцам.
Для катков с механической трансмиссией к. п. д. принимают от 0,6 до 0,85.
Окружное усилие на ведущих вальцах катка должно быть больше или равно
сумме сопротивлений V W, возникающих при работе катка, т. е.
токр > 2 w’
где
2 W = Wf + Wi + wuh r„oa,
где Wf — сила сопротивления качению катка по уплотняемому материалу в кГ.
Wf = fG cos а,
где f коэффициент сопротивления качению катка (табл. 16); G — вес катка в кг;
а уклон, принимаемый при расчетах 15%; W; — сила сопротивления движе-
нию катка на подъем в кГ:
IF/ = G sin а;
~ ™ЛЗ инеРции ускоренного (замедленного) движения катка в кГ; Wlloe —
сила сопротивления движению катка на поворотах.
° показан гРафик определения силы сопротивления качению катков
р ного веса в зависимости от коэффициента сопротивления качению при
364
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
16. Коэффициенты сопротивления качению катка при укатке
Наименование уплотняемого материала Стадия уплотнения Коэффициент f сопротивления качению
Асфальтобетон Старое асфальтобетонное покры- тие Щебень Гравий Хорошая гравийная дорога Шоссе Мостовая булыжная Грунт Черное шоссе Нижний слой асфальтобетона В начале В конце В начале В конце Укатанный Укатанное на х/з Укатанное на 2/3 (без вы- севок) С высевками Окончательно уплотненное 0,12 —0,14 0,03 — 0,06 0,04 0,10 — 0,15 0,06—0,09 0,097—0,1 0,097 0,09 — 0,1 0,075—0,08 0,05 — 0,055 0,03 0,07 0,2 0,03 0,03 — 0,04
движении по горизонтальной поверхности, а на рис. 16 —график зависимости
силы сопротивления подъему от веса катка и угла подъема уплотняемого покрытия.
Рис. 16. Зависимость силы сопротивления подъему от веса катка и угла подъема
[уплотняемого покрытия:
'1расч — (расчетное); а. б. — асфальтобетон
Сопротивление от преодоления силы инерции ускоренного движе-
ния катка
ин — lFe — — tz + —— Bj,
g ri
где Wa — сила инерции поступательно-Движущейся массы катка в кГ; lFe —
сила инерции вращательного движения ведомых вальцов в кГ; а — ускорение
поступательного движения катка в ж/сек3; z±— число ведомых вальцов; —
КАТКИ САМОХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
365
момент инерции ведомого вальца в кГм-сек?; гх— радиус ведомого вальца в м;
81 — угловое ускорение вращения ведомого вальца в 1/сек2.
Вследствие незначительного сопротивления от сил инерции вращающихся
частей ими обычно пренебрегают. Тогда
-у а.
Принимаем движение равноускоренным.
где v — наибольшая скорость движения катка на данной передаче в м/сек', t —
время разгона катка от неподвижного состояния до наибольшей скорости на
данной передаче (в зависимости от типа катка принимают от 2 до 5 сек).
Рис. 17. Зависимость силы инерции поступательно-движущейся массы катка
от его веса и ускорения
Зависимость силы инерции поступательно-движущейся массы катка от его
веса и ускорения показана" на рис. 17.
Сопротивление движению катка на поворотах Wnoe определяют следующим
образом при движении катка:
по рыхлому щебню
Wnoe = 0,3Gi;
по уплотненному щебню
Wnos = 0,2Gi,
ГДе *11 ВеС’ ^«одяшийся на направляющий валец.
Чтооы не было буксования катка, необходимо иметь:
Токр - У W Ссц <?сц,
366
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
где Gcu — сцепной вес катка, т. е. вес, приходящийся на ведущие вальцы; (рсц —
коэффициент сцепления металлических ведущих вальцов с уплотняемым
материалом:
Покрытие
Щебеночное ................................... 0,475—0,6
Булыжное...................................... 0,5
Асфальтобетонное:
в начале уплотнения........................... 0,25—0,3
в конце уплотнения......................... 0,10—0,15
Грунт......................................... 0,15—0,30
Старое асфальтобетонное ...................... 0,20 — 0,30
Производительность самоходных катков определяется по формуле
1000 (В — а) и
П —--------------— мг/ч,
п
где В — ширина уплотняемой полосы в At; а — ширина перекрытия укатываемой
полосы при последующих проходах катка (а = 0,24-0,25 м)\ v — средняя ско-
рость движения катка при укатке в км/ч', п — число проходов катка по одному
месту.
Средняя скорость движения катка v = -j——-— м/сек,
*дв 4“ *рев
где L — длина укатываемой полосы в м; tge — среднее время движения катка
за один проход в сек (tge = v — скорость движения катка в м/сек на участке
длиной L); tjjes — время реверсирования =14-2 сек).
УСТРОЙСТВО КАТКОВ И ВЫБОР ИХ ГЛАВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Дорожные самоходные катки имеют следующие основные механизмы и при-
способления: укатывающие вальцы; двигатель; силовую передачу, в которую вхо-
дят: муфта сцепления двигателя, турботрансформатор, коробка перемены пере-
дач, реверсивный механизм, дифференциал (для двухосных трехвальцовых катков),
бортовая или конечная передача (для катков с гидростатической трансмиссией —
насосы и гидромоторы); рулевое управление; тормоза; приспособления для очистки
и смачивания поверхности вальцов катка и раму, которая служит для монтажа
на ней всех механизмов катка.
Вальцы изготовляют цельносварными из листовой стали и литые разборной
конструкции. Ведущие вальцы отличаются от ведомых наличием приводных
зубчатых колес при шестеренчатой передаче и звездочек при цепной передаче.
Цельносварные вальцы изготовляют полыми для заполнения их песком или
водой. Для этого в боковых стенках делают винтовые пробки для наполнения
водой (и слива ее) или люки для загрузки и выгрузки песка.
У разборного вальца обод и ступица отлиты из чугуна или стали.
Поверхность всех вальцов подвергается механической обработке, что обеспе-
чивает гладкую и ровную поверхность уплотняемого покрытия. Для получения
укатываемой поверхности без следов от наружных кромок вальцов на кромках
снимаются закругленные фаски на ширину 15—18 мм от края.
Передние направляющие вальцы делают составными из двух секций на одной
общей оси. Такая конструкция облегчает поворот направляющего вальца, умень-
шает скольжение его по укатываемой поверхности на поворотах и, следовательно,
исключает смещение укатываемого материала, т. е. повышает качество укатки
и снижает расход мощности на перемещение катка на поворотах.
Вилка ведомого вальца соединяется со шкворнем шарнирно при помощи
пальца, закрепленного жестко в вилке и вращающегося во втулках шквория.
Шарнирное соединение вилки и шкворня обеспечивает ведомому вальцу пово-
рот в горизонтальной и наклон на угол до 35° в вертикальной плоскостях.
КАТКИ САМОХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
367
17. Размеры (диаметр х ширина) вальцов (в мм} зарубежных катков
Дания 1 1000Х 1000 1300X440 1100Х 1000 1150X500
Италия 700Х 1000 1400Х 1000 1 1250Х 1070 1750X2X 600
[на Франция 1 1 1100X 1300 900Х 850 1300Х 1300 1050X400 1200Х 1260 1520X 550
Стрг Англия 1 1320Х 1070 990X790 1320Х 1070 1370X 535 1170X865 1525X 610
ФРГ 780X950 7ЯП v оеп 1 1150Х 1300 1120Х 1100 1300Х 1300 1460Х 500 1200Х 1300 1200Х 1100 1200Х 1300 1700X 550
США 626X 1016 1220Х 1016 1016Х 1270 1067Х 1118 1321Х 1270 1524X521 1220Х 1372 1118Х 1118 1524X1372 1753Х 610
Тип катка Легкие'. ведомые двухосные двухвальцовые Средние'. ведомые: двухосные двухвальцовые > » трехвальцовые ведущие: двухосные двухвальцовые •» трехвальцовые Тяжелые: ведомые: двухосные двухвальцовые » трехвальцовые ведущие: двухосные двухвальцовые » трехвальцовые
368
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Оси вальцов устанавливают на подшипниках качения.
Диаметр укатывающих вальцов оказывает существенное влияние на каче-
ственное уплотнение.
С уменьшением диаметра вальца горизонтальные усилия увеличиваются,
что приводит к сдвигу уплотняемого материала и снижает качество укатки.
С увеличением диаметра вальца улучшается качество уплотнения, но значительно
увеличиваются габаритные размеры машины и повышается центр тяжести.
Диаметр вальца катка может быть определен по формуле, предложенной
канд. техн, наук А. М. Холодовым:
D = 17,2/7,
где q — линейное удельное давление в кг!пог. см.
Размеры вальцов отечественных катков даны в табл. 13—14, а зарубежных
в табл. 17.
Ширину вальцов обычно принимают исходя из требований, предъявляемых
к каткам на поворотах. В результате поворота при большой ширине вальцов
происходит сдвиг уплотняемого материала.
Маневренность катка определяют радиусом поворота, зависящим от базы
катка, угла поворота направляющего вальца, характера рулевого управления
и наличия в трансмиссии катка дифференциала.
Максимальное значение радиуса поворота катков по внутреннему следу
регламентировано ГОСТом и принимается не более: для тяжелых катков 3600 мм,
средних — 3000 мм и легких — 2000 мм.
Распределение веса катков по осям в отечественных катках принято на веду-
щие вальцы двухвальцовых двухосных катков не менее 50%, а трехвальцовых
двухосных — 67%.
Скорости движения выбирают исходя из технологических особенностей
работы катков. При малых скоростях движения происходит лучшее формирование
структуры уплотняемого материала, уменьшается потребное число проходов
катка по одному месту и повышается производительность катка.
Кроме того, при реверсировании особенно тяжелых катков на высоких ско-
ростях будут возникать значительные инерционные нагрузки и рывки, которые
вызывают сдвиг уплотняемого материала.
Скорости движения отечественных катков приведены в табл. 13 и 14, а зару-
бежных — в табл. 18.
18. Скорости движения (в км/ч) зарубежных катков
Тип катка Трансмиссия Страна
США ФРГ Англия Франция Италия Дания
Легкие Механиче- ская Г идромеха- ническая 1,6—7,0 0,8—9,0 0,5—7,3 3,62; 8,05 2,0; 4,0 1,3; 4,5
Средние Механиче- ская Гидромеха- ническая 0,8—7,0 0,9—9,0 1,3—5,5 3,6; 8,2 1,5—6,0 1,44; 2,5; 5,1 1,0: 2,0; 5,0
Тяжелые Механиче- ская Гидромеха- ническая 1,6—7,0 0,8-9,0 0,5—1,0 1,81; 2,41 4,63; 8,05 1,3—6,5 1,3—6,0 2,0; 2,9; 5,0
КАТКИ САМОХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
369
ВЫБОР И ПОСТРОЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ КАТКА
В зависимости от схемы расположения и количества ведущих вальцов выби-
рается кинематическая схема трансмиссии и решается вопрос о расположении
двигателя. В дорожных моторных катках применяют как продольное, так и попе-
Рис. 18. Компоновка основных узлов самоходных дорожных
катков:
а — трехвальцовый двухосный каток; б— двухвальцовый двух-
осный каток; 1 — направляющий валец; 2 — двигатель;
3 — муфта сцепления; 4 — реверс; 5 — коробка перемены пере-
дач; 6 — дифференциал; 7 — бортовая передача; 8 — ведущие
вальцы
речное расположение двигателя (рис. 18). У большинства двухосных двухвальцо-
вых катков двигатель располагается поперек катка, а_у двухосных трехвальцо-
вых — вдоль катка.
Рис. 19. Кинематическая схема трехвальцового двухосного катка с механиче-
ской трансмиссией
/ — двигатель; 2 — муфта сцепления; 3 — коробка перемены передач; 4—диф-
ференциальный механизм; 5 — бортовая передача; 6— ведущий валец; 7 — фрик-
ционная муфта; 8 — рулевое управление
Трансмиссии современных катков выполняют механическими, гидромехани-
ческими с труботрансформатором и гидростатическими.
На рис. 19 и 20 показаны кинематические схемы катков с механической транс-
миссией.
В кинематической схеме двухосного трехвальцового катка с механической
трансмиссией может быть установлен турботрансформатор. Наличие его обеспе-
чивает; улучшение качества поверхности уплотняемого материала вследствие
24 Бородачей и др. 304
370
МАШИНЫ для УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
равномерного движения и плавного перехода от движения вперед на движение
назад и наоборот; сокращение числа ступеней в коробке перемены передач;
автоматическое изменение скорости и тягового усилия при изменении сопротивле-
ния движению в процессе укатки; упрощение управлением катка; постоянство
режима работы двигателя.
Рис. 20. Кинематическая схема двухвальцового двухосного
и трехвальцового трехосного катка с одним ведущим валь-
цом и механической трансмиссией:
1 — двигатель; 2 — муфта; 3 — сателиты; 4 — тормозные
шкивы реверса; 5 — бортовая передача; 6—ведущий валец;
7 — тормозной шкив
Кинематическая схема такого катка показана на рис. 21, а на рис. 22 —
гидравлическая схема двухосного двухвальцового катка с двумя ведущими и
управляемыми вальцами и с гидростатической трансмиссией.
Для передачи мощности от двигателя к ведущим вальцам используют зубча-
тые (наиболее часто), цепные и ременные передачи.
Все двухосные трехвальцовые катки имеют дифференциал, который снаб-
жается блокирующим устройством. Обычно катки имеют дифференциал с кониче-
скими шестернями и многокулачковую муфту для блокировки дифференциала.
КАТКИ САМОХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
3?1
24*
372
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Все катки имеют реверсивный механизм (с муфтами или планетарный),
коробку перемены передач и бортовую передачу.
Обычно на катках устанавливают двигатели с муфтой сцепления. Отсутствие
муфты сцепления вызывает затруднения при пуске двигателя, особенно при
пониженных температурах окружающего воздуха. Между двигателем и коробкой
перемены передач (КПП) устанавливают цепную компенсационную муфту, что
облегчает монтаж двигателя и агрегатов силовой передачи.
Реверсивный механизм в катках, не имеющих муфты сцепления, распола-
гается перед коробкой перемены передач, а в катках с муфтой может устанавли-
ваться и после нее.
Для предохранения трансмиссии от перегрузок реверсивный механизм лучше
размещать после коробки перемены передач.
Бортовая передача самоходного катка расположена у ведущих вальцов
и передает мощность двигателя к ведущим вальцам катка.
Бортовая передача бывает шестеренчатая прямозубая или цепная. Последняя
шестерня бортовой передачи крепится к ведущему вальцу катка. В катках с одним
ведущим вальцом обычно устанавливают две пары шестерен в бортовой передаче,
при этом первая пара шестерен располагается в картере, а вторая выполняется
открытой.
В двухосных трехвальцовых катках бортовая передача располагается у каж-
дого из обоих ведущих вальцов и представляет собой пару шестерен (ведущая
крепится на полуоси дифференциального механизма, а ведомая — на ступице
ведущего вальца).
РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ КАТКА
Коробка перемены передач
В коробках перемены передач расчету подлежат: 1) передаточные числа
пар шестерен; 2) зубья шестерен на прочность и износ; 3) валы на прочность
и изгиб; 4) шлицевые соединения; 5) подшипники на долговечность.
Передаточные числа КПП определяют исходя
из расчетных скоростей движения катка, числа
оборотов коленчатого вала двигателя и передаточ-
ных чисел агрегатов трансмиссии.
Расчет зубьев на прочность и износ, валов,
шлицевых соединений и подшипников на долговеч-
ность осуществляют общепринятыми методами.
В табл. 19 приведено распределение времени
работы катков в нормальных условиях эксплуата-
ции на различных передачах.
19. Распределение
времени работы КПП катков
на различных передачах в %
Коробка передач
га >>к 1 к
tr н >> «
^га %, к ~ о к
г'"' м х -г Л с га
а о д
о С с о- S Ь с Е- га D4 о tr
I 80 60 25
II 20 30 55
III 10 15
IV — — 5
Муфты сцепления
В силовой передаче отечественных дорожных
катков применяют следующие фрикционные муфты:
сухие (одно- и многодисковые) с пружинным или
рычажным нажимным механизмом и масляные (многодисковые) с рычажным
нажимным механизмом.
Для определения основных размеров и числа поверхностей трения фрикцион-
ных муфт применяют одинаковые уравнения независимо от типа нажимного
механизма.
Различие заключается в расчете самого нажимного механизма: в муфтах
постоянно замкнутого типа рассчитывают пружины, а в муфтах непостоянно
замкнутого типа — рычажный нажимной механизм. Общий метод расчета при-
меним и в отношен «и привода управления фрикционными муфтами.
К.А ТКИ^САМОХОДИЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
373
При расчете фрикционной муфты определяют: 1) коэффициент запаса муфты;
2) удельное давление на рабочих поверхностях трения; 3) удельную работу тре-
ния за одно включение муфты; 4) температуру деталей муфты за одно включение.
В пружинном нажимном механизме муфты определяют напряжение и дефор-
мацию нажимных пружин.
В приводе управления муфтами рассчитывают усилия и ход рычагов и педали
При расчете деталей муфты на прочность определяют напряжения: 1) круче-
ния вала муфты; 2) смятия и среза шлиц муфты; 3) всех мест соединения деталей,
участвующих в передаче крутящего момента.
Коэффициент запаса муфты
Коэффициент запаса муфты определяют отношением крутящего момента Мф,
который может передать фрикционная муфта, к наибольшему крутящему мо-
менту Мт двигателя
Р Мт'
У муфт автомобильного типа р = 1,2-5-1,8, тракторного типа Р = 2,0-1-2,5.
При наличии в трансмиссии катка муфт сцепления двигателя необходимо,
чтобы коэффициент запаса муфт реверсивного механизма был меньше коэффи-
циента запаса муфты сцепления двигателя.
20. Коэффициенты трения
поверхностей муфт
Материалы поверх- ностей трения Коэффициент трения муфты
сухой масля- ной
Закаленная сталь 0,08
по стали —
Сталь по стали 0,15 —
» > бронзе — 0,08
» » чугуну 0,15 — 0,18 0,1
» » асбесту 0,25 — 0,30 —
» » райбесту Сталь по ферродо 0,3 —
или пресасбесту 0,3 —-
Сталь по фибре Сталь и чугун по 0,2 0,1
металлокерамике 0,3 —
Чугун по чугуну 0,17 0,12
» » бронзе 0,17 0,12
» » райбесту 0,3
20, а. Удельное давление
в фрикционных муфтах
Материалы поверх- ностей трения Расчетное удель- ное давление в кг/см2
сухой муфты масля- ной муфты
Закаленная сталь по стали Сталь по стали » » бронзе » » чугуну » » асбесту » » райбесту Сталь и чугун по металлокерамике Чугуи по райбесту Л Г" “ г г г г г । г । to СП to СО 4* СП О СП СП О о 4-6 4-5 2,5 — 3
Крутящий момент, который может передавать фрикционная муфта, выра-
жается уравнением
Мф ~
где и, — коэффициент трения поверхностей ведущих и ведомых дисков (табл. 20);
Р — сила, сжимающая ведущие и ведомые диски в кГ; Rc„ — радиус приложения
силы Р; Рср = —-— [с.и]; R — наружный радиус поверхностей трения в см;
г — внутренний радиус поверхностей трения в см; п — число поверхностей
трения.
374
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Удельное давление поверхностей трения муфты определяют отношением
силы, сжимающей диски, к площади поверхности трения одной пары дисков
(габл, 20, а): г
Р Р г, ,
Я Fл — г2) кГвМ ’
где F — площадь поверхности трения одной пары дисков.
При расчете задаются соотношениями наружного и внутреннего радиусов
поверхностей трения. Обычно принимают R = (1,34-1,9) г; при этом верхний
предел рекомендуется при небольшом числе оборотов вала муфты.
Удельная работа трения муфты
Износ трущихся поверхностей муфт зависит в основном от удельной работы
трения при трогании с места и реверсировании направления движения катка;
д
Ауа = кГм!см2
где А — работа сил трения при включении муфты в кГм; F — площадь поверх-
ности трения в см2.
Работа сил трения фрикционной муфты
где сйЛ! — угловая скорость коленчатого вала двигателя в Усек; Р — коэффициент
запаса муфты; Jnp — момент инерции вращающихся масс двигателя и транс-
миссии, приведенной к ведущему валу данной муфты в кгмсек2; Je — момент
инерции движущихся масс катка с учетом вращающихся масс вальцов и транс-
миссии, приведенной к ведомому валу данной муфты в кгмсек2.
Допустимая величина удельной работы трения зависит от частоты включений
и выключений, материала обшивки дисков, степени отвода тепла и других
параметров.
Температура деталей муфты
Повышение температуры деталей муфты за один процесс включения
427С tG
где а — коэффициент, определяющий, какая часть тепла поглощается рассчиты-
ваемой деталью; Ct — теплоемкость материала детали в кал!кг -град; G — вес
рассчитываемой детали.
Повышение температуры определяют в деталях, которые не имеют фрикцион-
ных накладок и на долю которых приходится большая доля тепла при малом их
весе.
Теплоемкость стали и чугуна принимается Q = 0,115 кал/кг-град.
Расчет нажимных пружин производят по общепринятой методике.
Включение и выключение муфт осуществляют педалью или рычагом. Ход
педали и отклонение рычага от нейтрального положения должно быть в пределах
100—150 мм. Усилие на педали не должно превышать 25 кг, а усилие на рычаге —
не более 6 кг. Однако расчет деталей привода управления муфтами на прочность
следует выполнять при усилии 40 кг.
КАТКИ САМОХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
375
Дифференциальный механизм
Назначение дифференциального механизма состоит в том, чтобы дать возмож-
ность задним вальцам катка вращаться на поворотах с различной скоростью,
уменьшить тем самым радиус поворота и избежать повреждения поверхности
уплотненного материала.
В дифференциале следует рассчитывать: 1) зубья шестерен полуосей и сател-
литов; 2) оси сателлитов; 3) кулачковую муфту блокирующего устройства.
При работе катка без блокировки дифференциального механизма крутящий
момент, подведенный к коробке дифференциала, распределяется равномерно между
обеими полуосями.
С учетом сил трения, возникающих в дифференциале, распределение момента
между полуосями
МЛГ:11 = 0,5Л4^ 4- Мтр',
Мпр ~ 0,5Л4р Мтр,
где Млев и Мпр — моменты левой и правой полуосей; Мд — момент, подведенный
к коробке дифференциала; Мтр — момент сил трения дифференциального ме-
ханизма.
За счет сил трения в дифференциале момент, передаваемый полуосью, может
достигать 70% от полного момента, подведенного к коробке дифференциала.
При включении блокирующего устройства каждая из полуосей может быть
нагружена полным крутящим моментом, подведенным к коробке дифференциала.
За расчетное усилие для проверки прочности деталей дифференциального
механизма следует принимать:
при отсутствии блокирующего устройства
р _ 0,7Л4тгт]
‘р-----kr К ’
п. UI
при наличии блокирующего устройства
Р = Md = Mlulr] кГ
& &гп. ш krn, ш
где i и т] — передаточное число и к. п. д. трансмиссии катка от двигателя до диф-'
ференциала на I передаче; k — число сателлитов в дифференциале; гп.ш — сред-
ний радиус начальной окружности полуосевой шестерни.
Однако при расчете дифференциального механизма с блокирующим устрой-
ством следует учитывать, что момент, передаваемый на полуось, не может быть
больше момента сил сцепления ведущего вальца с покрытием, а именно:
1б. п>|б. п
где ф — коэффициент сцепления вальцов с покрытием (<р = 0,54-0,6); G2 — вес
катка, приходящийся на ведущие вальцы; г2— радиус ведущего вальца; (д. „
и Лб. п — передаточное число и к. п. д. бортовой передачи.
Расчет зубьев полуосевых шестерен и сателлитов на прочность выполняется
по обычным формулам.
Зубья шестерен дифференциала большую часть времени находятся только
под статической нагрузкой.
Когда сателлиты вращаются, то скорость их незначительна и, следовательно,
влияние скоростного фактора на прочность зубьев шестерен дифференциала
невелико. Оси сателлитов рассчитываются на срез и смятие.
376
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Кулачковую муфту блокирующего устройства рассчитывают на смятие и срез
как шлицевое неподвижное соединение. Расчетные уравнения для определения
напряжений приведены выше. За расчетный момент принимают наибольший
крутящий момент, подведенный от двигателя к коробке дифференциала.
В бортовой передаче дорожных катков используются обычно цилиндрические
прямозубые шестерни; реже — конические прямозубые шестерни.
Момент, действующий на первую ведущую шестерню бортовой передачи,
определяют:
при отсутствии дифференциала
Мб. п ~ MmiKr nip. мЧк. п^р. ло
при наличии дифференциала без блокирующего устройства (с учетом трения
в дифференциальном механизме)
Мд. п 0,7Л4тгт]Т]5 м;
при наличии дифференциала с блокирующим устройством
Л/б. п = Afpria. м
или
,, 0,5<pG2r2
Ж л < -у \ ,
гб. «Пб. п
где Мт — момент двигателя в к.Гсм\ iK, п и г|к. п — передаточное число и к. п. д.
коробки перемены передач; ip. м и т]р. м — передаточное число и к. п. д. ревер-
сивного механизма; i и т; — передаточное число и к. п. д. от двигателя до диффе-
ренциального механизма; т]р. м — к. п. д. дифференциального механизма; Мд —
крутящий момент, подведенный от двигателя к коронной шестерне дифферен-
циального механизма в кГсм.
Расчет конических и цилиндрических шестерен бортовой передачи выпол-
няют обычными методами.
Последнюю пару шестерен бортовой передачи всегда выполняют открытой,
поэтому при расчете ее на прочность следует принимать во внимание уменьшение
толщины зубьев от износа. Это учитывают введением в знаменатель расчетной
формулы коэффициента износа (Кизн = 0,8).
Расчет валов, шлицевых и шпоночных соединений, а также подбор и опре-
деление долговечности подшипников выполняют по обычным методам.
Рулевое управление современных дорожных самоходных катков — меха-
ническое или гидравлическое (простого или следящего действия) (рис. 23).
Легкие и некоторые средние катки оснащают ручным механическим рулевым
управлением, которое состоит из рулевого колеса, двух цилиндрических шесте-
рен и червячной пары. Червячное колесо (или сектор червячного колеса) крепится
на шкворне направляющего вальца. На легких катках вместо червячной пары
иногда применяют винт и гайку.
Тяжелые и средние катки имеют механическое рулевое управление с отбором
мощности от двигателя. При повороте катка водитель включает муфту поворот-
ного механизма и вращение от двигателя передается к шкворню направляющего
вальца.
Большинство средних и тяжелых катков имеют гидравлическое управление.
В этом случае на шкворне направляющего вальца крепится поворотный рычаг,
который шарнирно соединяют с гидравлическим цилиндром или со штоком.
Давление в гидравлической системе создает насос, приводимый во вращение от
двигателя катка.
В гидравлическом управлении следящего действия любому положению ры-
чага управления распределителя соответствует определенное положение направ-
ляющего вальца, поэтому следить за положением вальца во время движения катка
нет необходимости. Следящая гидравлическая система рулевого управления
КАТКИ САМОХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
377
наиболее удобна в эксплуатации и позволяет осуществлять передачу без при-
менения дополнительных кинематических необратимых механических пар.
В механическое рулевое управление катков почти всегда входит механизм
с необратимой парой: червячной (более распространенной) или винтовой.
Для предотвращения поломок деталей рулевого механизма служат концевые
выключатели, которые автоматически отключают отбор мощности от двигателя,
как только направляющий валец повернется на наибольший допустимый угол.
Рис. 23. Механизмы рулевого управления самоходных дорожных катков: '
а — червячно-секторный; б — шестеренчато-секторный; в — винтовой; г — цепной; д —
гидравлический; 1 — рулевое колесо; 2 — червяк; 3 — червячный сектор; 4 — шкво-
рень; 5 — направляющий валец; 6 — конические шестерни; 7 — виит; 8 — гайка; 9 —
поворотный рычаг; 10 — цепь; 11 — червячное колесо; 12 — рычаг шкворня; 13 — гидра-
влический цилиндр
При расчете рулевого управления следует исходить из момента сил сопро-
тивления повороту катка (рис. 24)
,, „ 1 „ „ b 1 „ 1 ьв„ _
Мпов — -g- Вп — <fG -j- • -g- Вп = -g- ср —j~ G.
При расчете рулевого управления определяют: 1) угловое передаточное число;
2) к. п. д. механизма; 3) прочность деталей рулевого управления; 4) прочность
деталей подвески направляющего вальца.
При гидравлическом приводе определяют размеры цилиндра и производи-
тельность насоса.
При расчете рулевого управления следует исходить из условия, чтобы уси-
лие на рулевом колесе не превышало 6 кГ.
Отношение угла поворота рулевого колеса к углу поворота направляющего
вальца называется угловым передаточным числом. При ручном механическом ру-
левом управлении, состоящем из пары шестерен и червячной (или винтовой) пары,
угловое передаточное число равно
378
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
ИЛИ
. . _ г2 лО,
1У — 1Ш1в — —— • ,
Z1
где
i-iu, ie — передаточные отношения шестерен, червячной или винтовой пары:
где zx и z2 — числа зубьев ведущей и ведомой шестерен; гч. к — число зубьев
червячного колеса; z4 — число заходов червяка; Dc — средний диаметр винто-
вой линии в мм; tQ — шаг винта в мм.
При наличии в механизме рулевого управления червячной или винтовой
пары к. п. д. всего механизма резко снижается с уменьшением угла подъема
Рис. 24. Схема поворота двухосного трех-
вальцового катка:
Вп — ширина направляющего вальца в м\
в — расстояние от центра тяжести (ц. т.)
катка до осн ведущих вальцов (в горизон-
тальной проекции); а — расстояние от центра
тяжести катка до оси направляющего вальца;
L — база катка; Вз— ширина ведущего валь-
ца в м\ — радиус поворота по наружному
следу ведущего вальца в м; Rcp — радиус
поворота по среднему следу; #вн — радиус
поворота по внутреннему следу ведущего
вальца
винтовой линии червяка или винта.
Так как червячная и винтовая
передачи выполняются самотормо-
зящими, т. е. с небольшим углом
подъема винтовой линии Х<(10°,
то при определении усилия на ру-
левом колесе необходимо учиты-
вать к. п. д.
Лр- У = («)’
tg X
n"~tg(X+Q)’
где т)шес — к. п. д. шестеренчатой
передачи; (в) — к. п. д. червяч-
ной (винтовой) передачи; —
к. п. д. подшипников.
Обычно принимают, что коэф-
фициент трения [X = tg Q = 0,1,
т. е. q = 5° 40'.
Вал рулевого управления рас-
считывают на кручение.
Цилиндрические и конические
шестерни рассчитывают по обще-
известным методам.
При расчете червячной передачи на прочность определяют только напряже-
ния изгиба в зубе, так как передача тихоходная.
628Мм„
изг ytykykgZKm3
кг/см2,
где Л4лов — момент сил сопротивления повороту катка в кГсм; у — коэффициент
формы зуба; ф = Ьт — коэффициент длины зуба (где b — длина зуба по дуге
средней окружности червяка в мм); k0 — коэффициент, учитывающий окруж-
ную скорость и точность изготовления (можно принимать kv = 1 ввиду малой
скорости); — коэффициент степени перекрытия (ks ю 0,8е, где е — коэффи-
циент перекрытия); гк — число зубьев'червячного колеса; т — модуль червяч-
ного колеса.
При расчете валов и подшипников червячной передачи общую нагрузку на
зубья и витки обычно заменяют тремя силами, приложенными к точке касания
начальных цилиндров червяка и червячного колеса, а именно:
КАТКИ САМОХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
379
1. Окружным усилием на червячном колесе, равным осевому усилию на
червяке.
Р = кГ,
U к.
где D,- — диаметр начальной
2. Радиальной силой
окружности червячного колеса в см (DK = mzK).
т = Р tg а,
где а — угол зацепления.
3. Осевой силой на колесе, равной окружному усилию на червяке
Q = Р tg (% + Q),
где X — угол подъема витков по делительному цилиндру червяка; Q — угол
трения.
При расчете винтовой передачи рассчитывают витки гайки на напряжение
среза и смятия.
Напряжение среза
____ 2Мпод
ср~ nlpDH
кГ/см?,
где Мпов — момент сил сопротивления повороту катка в кГсм; 1Р — длина по-
воротного рычага; D — наружный диаметр винта в см; Н — высота гайки в см.
Напряжение смятия
_________________
СЛ1~ л.(1У — сР)Н1р
кГ/см-,
где d — наружный диаметр винта в см; t — шаг резьбы в см.
Расчет опор винта производится на осевую
(Рр = Р tg %) силы, где X — угол подъема винтовой линии.'
Расчет на прочность деталей подвески направляющего вальца производят
по наибольшим усилиям, возникающим при наезде края направляющего вальца
на препятствие. Схема сил, действующих в этом случае на детали подвески на-
правляющего вальца, показана на рис. 25.
Толкающее усилие, передаваемое на направляющий валец от рамы катка,
принимают равным усилию, развиваемому двигателем катка при движении на
I передаче
27(W„n
J — -------- 1\,1
V
р = яоа ) и радиальную
L п J
где Nn — мощность двигателя в л. с.; т} — к. п. д. трансмиссии катка; v — ско-
рость движения катка в км/ч.
Для учета динамического действия усилий при наезде на препятствие в рас-
чет рекомендуется вводить коэффициент динамичности К == 1,5-г2,0.
Реакция препятствия на направляющий валец катка
R = KT -Д- кг-
“Пр
Изгибающий момент в опасном сечении 1—I шкворня
Миз — R (h-шк hnp) — Т (hiuK — ГР) кГсм.
Крутящий момент, действующий на шкворень,
/ИКр ~ Rc кГсм.
380
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Суммарный момент, действующий в опасном сечении 7—I,
М = кГсм-
Сложное напряжение изгиба и кручения в опасном сечении I—I шкворня
о =-- 4г к.Г[см\
W
где W — момент сопротивления изгибу
сечения I — / в ел®.
Рис. 25. Схема сил, действующих на
направляющий валец при наезде на
препятствие:
hnp — высота препятствия; — ра-
диус направляющего вальца; —вы-
сота расположения опасного сечения
шкворня; Т — толкающее усилие,
передаваемое на направляющий валец
от рамы катка; 2? — реакция препят-
ствия на направляющий валец
Кроме напряжения изгиба и кручения, шкворень направляющего вальца
подвергается срезу
R — T
Хср-------- >
где F — площадь поперечного сечения шкворня.
Вилка направляющего вальца при наезде краем направляющего вальца на
препятствие подвергается изгибу и сжатию.
Изгибающий момент в сечении /7—/7
Л'Гда = R щ fi T ri)-
КАТКИ САМОХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
381
Напряжение изгиба в сечении II—II
где WU3 — момент сопротивления изгибу сечения II—II.
Напряжение сжатия в сеченйи II—II
°1
°сж = w ’
где — вес, приходящийся иа направляющий валец; Fe — площадь сечения
II—II вилки.
Тормоза. До последнего времени тормоза моторных катков устанавливали
в трансмиссии на одном из валов, кинематически жестко связанных с веду-
щим вальцом катка. В большинстве катков применяют ленточные тормоза,
а реже — колодочные.
В новейших зарубежных конструкциях применяют две независимые системы
тормозов: ручную на трансмиссию и ножную на ведущие вальцы. Тормоза могут
быть гидравлические и механические.
Катки, предназначенные для работы в горной местности, снабжают допол-
нительными тормозами на ведущие вальцы.
Величина тормозного усилия, которая может быть реализована, ограничи-
вается условием отсутствия буксования вальцов по покрытию. Сила сцепления
ведущих вальцов с покрытием
Рсц — фG cos а.
Тормозное усилие
Рт = G sin а.
Предельное значение тормозного усилия
Рт < Рсц', G sin а < <р G cos а,
откуда
, а
tga С
где a — угол подъема; ф — коэффициент сцепления (ср = 0,5—0,6); а — расстоя-
ние направляющего вальца до центра тяжести; L — база катка.
По приведенной формуле определяют возможность торможения на предель-
ном уклоне i = 15%.
В ленточных тормозах рассчитывают тормоз (удельное давление ленты и
напряжение разрыву) и механизм управления тормозом (ход и усилия на рычаге
управления).
Необходимый тормозной момент определяют по тормозному усилию на ободе
ведущих вальцов и по передаточному числу от вальцов до тормоза.
р ^2
r m ~2~
------ кГсм,
где d2 — диаметр ведущих вальцов; i и т] — передаточное число и к. п. д. транс-
миссии от ведущих вальцов до вала тормоза.
Расчет размеров тормозного шкива, ленты и других элементов тормозной
системы производят по общеизвестным методикам.
382
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Управление тормозом катка обычно осуществляют рычагом с защелкой
и зубчатым сектором. Должна быть предусмотрена возможность регулирования
величины хода рычага, так как это необходимо для регулирования при износе
фрикционных накладок и соединений приводного механизма.
ПРИЦЕПНЫЕ ВИБРОКАТКИ С ГЛАДКИМИ ВАЛЬЦАМИ
Прицепные катки применяют для уплотнения грунтов в дорожном, гидро-
техническом и аэродромном строительстве, при возведении насыпей, дамб, пло-
тин и устройстве оснований, а также для уплотнения откосов плотин. По весу
виброкатки разделяют на легкие весом 2—3 т, средние 3—6 т и тяжелые 6—12 т;
по конструкции вальцов на односекционные и двухсекционные, расположенные
на одной общей оси; по типу привода на катки с механическим приводом от дви-
гателя внутреннего сгорания (установленного на раме катка), от вала отбора
мощности тягача с механическим, гидравлическим и электрическим приводом.
Рабочим органом прицепного катка является гладкий металлический валец
полой сварной конструкции, внутри которого вмонтирован вибратор.
На катках в основном устанавливают дебалансный вибратор с круговыми
колебаниями. Привод вибратора на катках весом до 6—8 т осуществляется клино-
ременной передачей, а на катках весом более 8 т — карданным валом с кониче-
скими редукторами.
Для виброизоляции рамы с установленным на ней двигателем применяются
резино-металлические амортизаторы. Сцепной прибор имеет также амортизирую-
щее устройство.
Амортизаторы являются ответственным узлом и представляют собой набор
нескольких резиновых элементов, присоединенных методом вулканизации к ме-
таллическим круглым или прямоугольным листам, которые одной стороной
прикрепляются к раме катка, а другой — при помощи хвостовика с резьбой
к вибровальцу.
Рамы прицепных виброкатков вместе с дышлом изготовляют сварной кон-
струкции из листовой стали, уголков и швеллеров.
Технические характеристики отечественных и зарубежных виброкатков при-
ведены в табл. 21—23.
21. Характеристика отечественных прицепных вибрационных катков
Параметры Марка
Д-480 Д-603 д-631
Вес катка в т . . . . 3,0 6,0 12,0
Мощность двигателя в л. с 30 55 120
Тип вибратора Центробежный с круговыми колебаниями
Возмущающая сила в т. ...... 8,0 18,0 38,0
Частота колебаний в минуту .... 2000 2000 2000
Амплитуда колебаний в мм . . . . 3 2,0 —2,5 3,0
Диаметр вальца в мм ........ 1200 1600 1800
Ширина вальца в мм ....... 1400 1800 1800
Статическое удельное давление катка
в кг!пог. см ...... 21,4 33,3 67,0
Тип амортизаторов Рез и но-металлические
Тяговое усилие для перемещения кат-
ка в кг:
с работающим вибратором .... 700 — 850 2500 — 2800 5000 — 6000
с выключенным вибратором . . . 500 — 600 2000 — 2200 4000 — 4500
Глубина уплотнения несвязного и мало-
связного грунта в м 0,5 —0,6 0,8 1,0
Габаритные размеры в мм:
длина 3930 4950 5600
ширина 1780 2300 2400
1 высота 1420 2130 2450
ПРИЦЕПНЫЕ ВИБРОКАТКИ С ГЛАДКИМИ ВАЛЬЦАМИ
383
22. Характеристика зарубежных прицепных вибрационных катков
Габаритные размеры катка в мм axooiqq 1750 1500 1600 1820 1470 1700 1520
анибищ 1750 1700 2500 1640 2260 - 1 1 1 " 2260 1550
EHHlfV ; 2400 4450 6500 1 2450 3760 - 1 4360 4100
Скорость переме- щения в км/ч о о ю о 7 и 7 । । : । IIU из о . о
Частота колебаний * в минуту 1 3000 1600 — 2400 1500—1800 3600 3000 — 3300 2600—3000 2700 1750 — 2400 1920 — 3200 1600 - 1000—2200 2320 1100—1300
I Размеры вальца (диаметр X X ширина) в мм 800Х 1500 1100Х 1400 1600Х 2000 1 | 760Х 1400 1 1300Х 1830 1200Х 1720 1200X2080 1100Х 1330 ЮОО'Х 1080 1475 1800 2100 1000Х 1520 1300Х 1830 1220Х 1660 1300 760X 1520
’0 'V S BhBJBX чхэонХпоэд ФРГ 40 60 25 45 США
'о 'V а чхэонХпоэд 15 25 66 I i 20 1 ; 42 27 20 16,5 , 22 59 40 30
WO'ZOUlS'A s aHHairsBli1 эонианиг? 12,0 21,4 40,0 | 14,3 21,3 20 1 16 24 37 21,0 12,5 13,0 10,5 20,1 26,8 53,8 9,7
аз/ а В1ЭВ1Г -игр езр ээд 1800 3000 8000 2000 4000 3750 1 3300 : ззоо 4000 1500 3000 2250 2720 1590 3680 4500 7000 1480
Модель о. о < г, И с о О ± о щ N in 1 С_1 ’“( 1 s s о s g * « « ? « » ?
Фирма - • • . • • • S о • • . . . о . £ U. К .... п. о и ж • ,3 2 • я ..... ’ д >• .... Q. S Е с_ • • . Q, Q Д и . . а <1> £ Ч е О, w О о ю * S *8 * о 5 § К0и0^ий.о0 <<<днЧДди «ниЕ-'ИдтЕ-|В<
884
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
s
я
о
№
ч
о
ч
о
С
Габаритные размеры катка в мм aiooiqq 1400 1580 1780 1200/800 1200/800
Енийип! | 1680 1680 1980 1700 1900 1550 1750 2450
енид'п' 2450 4250 3770 2800 2800 3400 4150 4700
Скорость переме- . щения в : км!ч 2,0 —4,0 1,0—4,0 1,0 —4,0
Частота колебаний в минуту III 1 Ill
Размеры вальца (диаметр X X ширина) i в мм 1 1 я 670Х 1500 1000Х 1500 12G0X 1650 1400 1600 я , 1100Х 1300 1 1100X 1500 1400X 1900
‘0 'V Я EhEJEJ. чхэонЬтор/ а н ц i 20 30 г а л и
’0 ’V Я иеэтезияй1 qxooHinovv Ф p 15 9 25 21 21 И 20 22 60
wo 'гои/гу я эинэгяе^ аон^аниг ЭОНЧЦ'Э'Д.Д io : 12 19,4 9,3 11.3 27 24,4 31,6
аз/ я exoeit -IfEQ £09 oagr 1500 : 1800 1 3200 1300 1800 3200 3500 6000
I
I
I
I
Модель R TV-15 RTV-19 RTV-35 D/DT E/ET RVT-30 RVT-50 RVT-100 > > M M X Д © i □ 75T Роб-Рой
Фирма Ришье Ригуард .... Симеза . . . . 1 Педерсхаб ' * ' | a <u X ex Ф CQ 1 о ex к CO Стотерт и Питт j Машинери Ф. Лоу Лимитед . .
Новая Зеландия
Эндрюз.......| — | 2230 | 14,7 ] 22 | — | 1220X 1520 ] 1600
КАТКИ САМОХОДНЫЕ ВИБРАЦИОННЫЕ
385
23. Основные параметры зарубежных прицепных вибрационных катков
Основные требования к прицепным виброкаткам
1. Система охлаждения двигателя должна обеспечивать его нормальную
работу при температуре наружного воздуха до +50° С.
2. Двигатель необходимо оснащать электростартером или двигателем-
пускачом.
3. Целесообразно иметь дистанционное управление двигателем катка из
кабины тракториста.
4. Система воздухоочистки должна обеспечивать нормальную работу дви-
гателя при большой запыленности наружного воздуха.
5. Положение центра тяжести определяется из соображений устойчивости
в работе и при транспортных движениях.
6. Конструкция катка должна обеспечивать простоту ухода и обслуживания
и удобство разборки и сборки при ремонте.
7. Усилие на рычагах управления не более 6 кГ.
8. Трущиеся детали, подшипники вибраторов обеспечивают надежно дей-
ствующими и доступными для обслуживания приспособлениями для смазки.
9. Капоты должны надежно закрепляться на раме и легко сниматься для
доступа к агрегатам при обслуживании.
10. Необходима хорошая амортизация рабочего места и двигателя.
Расчет производительности, тяги для перемещения прицепных виброкатков
производят по тем же формулам, что и для прицепных катков на резиновых ши-
нах с той разницей, что тяговое усилие для прицепного виброкатка во время
работы вибратора увеличивается на 20—25% (см. табл. 21).
КАТКИ САМОХОДНЫЕ ВИБРАЦИОННЫЕ С ГЛАДКИМИ
МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ВАЛЬЦАМИ
Самоходные катки вибрационного действия с гладкими металлическими
вальцами предназначены для уплотнения дорожных оснований и покрытий из
гравия, щебня, битумоминеральных и асфальтобетонных смесей при строитель-
стве и ремонте дорог. Подразделяют их по весу на легкие 0,5—1,5 т, средние
2—4,5 т и тяжелые 8—12 т.
Легкие виброкатки, имеющие высокую маневренность и небольшие габарит-
ные размеры, применяют главным образом при ремонте дорожных покрытий, на
строительстве дорог с небольшим объемом работ, на устройстве тротуаров, пар-
ковых и спортивных дорожек, заводских цехов и в других стесненных условиях.
25 Бородачей и др. 304
386
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Средние и тяжелые виброкатки применяют на строительных работах большого
объема, так как они обеспечивают высокую производительность.
По числу вальцов самоходные виброкатки разделяют на одновальцовые
(с ручным управлением), двухвальцовые и трехвальцовые (двух- и трехосные),
а по числу ведущих вальцов — с одним и двумя ведущими вальцами.
Общая компоновка самоходных виброкатков и механизмов управления ана-
логичны каткам статического действия.
Особенностями их конструкции является наличие вибратора, установлен-
ного внутри вальца, дополнительной передачи для его привода и амортизацион-
ной подвески вибровальца.
Рис. 26. Кинематическая схема Д-455:
/ — амортизатор; 2 — многодисковая двухсторонняя муфта; 3 —многодисковая
односторонняя муфта
Трансмиссия самоходных виброкатков, как правило, механическая. На рис. 26
приведена кинематическая схема виброкатка Д-455.
Валец соединен с рамой катка с помощью резино-металлических амортизато-
ров.
Рулевое управление самоходных виброкатков вследствие их небольшого веса—
механическое без усилителей. Вальцы сварной конструкции из листовой стали.
На рис. 27 показана распространенная конструкция вибровальца.
Технические характеристики отечественных и зарубежных самоходных
виброкатков приведены в табл. 24—26.
На рис. 28 и 29 показаны зависимости качества уплотнения песчаного ас-
фальтобетона от частоты колебаний и отношения возмущающей силы к весу
вибровальца.
Скорость движения оказывает существенное влияние на качество уплотнения
и производительность виброкатков. С уменьшением скорости движения сокра-
щается необходимое число проходов виброкатка по одному месту, а с увеличе-
нием— уменьшается время, необходимое на одни проход. На рис. 30 приведена
зависимость числа проходов, необходимых для достижения требуемого уплот-
нения песчаного асфальтобетона, а на рис. 31 — производительности от скорости
движения.
КАТКИ САМОХОДНЫЕ ВИБРАЦИОННЫЕ
387
24. Характеристика отечественных самоходных вибрационных катков
Параметры Марка
Д-455 Д-613 Д-317Б Д-634
Тип катка Двухосный д зухвальцовый Трехосный трехваль- цовый Двухосный двухваль- цовый
Вес катка в т: 6,0
без балласта . . . 1,4 3,2 3,5
с балластом .... — 4,3 — 8,0
Количество вальцов:
ведущих 1 1 1
направляющих . . . 1 1 1
вибрационных . . . 1* 1* 1 1**
Ширина укатываемой 1000 1000
полосы в мм 850 1000
Распределение веса по вальцам (с балластом) в кг на
ведущий 850 2660 1350 6000
направляющий . . . 550 1640 1200 2000
вибрационный . . . 850 2660 950 2000
Удельное давление (при выключенном вибраторе) в кг/пог. см: 13,5
ведущего 10 26,6 60
направляющего . . . 6,88 16,4 12,0
вибрационного .... 10 26,6 9,5 20
Скорости движения в 1,77 и 4,01 2,17 и 7,01
км/ч ..... 1,35 и 2,46 1,8 и 6,6
Габаритные размеры В ММ’.
длина 2500 3430 3135 4640
ширина . 1090 1310 1285 1449
высота . 1700 2500 2500 2745
База катка в мм . . . 1670 2150 2100 2850
Дорожный просвет в мм 200 260 300 350
Раднус поворота по вну- 3250
треннему следу в мм . . . 2080 2850 2850
Диаметр вальцов в мм:
ведущего 730 900 900 1200
направляющего . . . 600 800 800 1000
вибрационного . . . 730 900 600 1000
Ширина вальцов в мм:
ведущего ..... 850 1000 1000 1000
направляющего . . . 800 1000 1000 1000
вибрационного . . . 850 1000 1000 1000
Возмущающая сила в кГ 2500 4760 4200 5000
Частота колебаний в ми-
... НУТУ 4000 3200 3000 3000
Амплитуда колебаний
вибровальца в мм . . . 0,6 0,5 0,8 0,5
Мощность двигателя
в л. с. 8 18 18 40
к* ^рационный. Он же — ведущий,
вибрационный. Он ж; и направляющий.
25*
388
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
25. Характеристика зарубежных
Фирма Модель Тип Вес в кг Удельное давление (линейное) в кг!пог.см Мощность двига- теля в л. с. Скоро в
1 без бал- I ласта 1 > с балла- стом Вибро- | валец Направ- ляющий валец I пере- дача
Ф Р
АБГ VW Одноваль- 1600 — 18,4 12 1,0
цовый
Веллер WVW-25 To же 350 — 4,9 — 4 1,2
WVW-120E » 700 — 8,5 —— 6,5 1,5
Динглер VR » 1900 — 18,2 — 12 —
А н г
Т. Грин D400 » 400 1,2
Стотерт и » —. — 4,9 — 4 1,2
Питт Фра
Ришье RMV-4 » 500 — 4 1,5
Пикар А2 » 125 — 2,8 — 3 ,—.
ВЗ » 565 — 7,0 — — 1,0
Я п о
Дейхатцу - • 1600 - 18,0 7 0,9 |
ф р
АБГ LW Двухосный двухваль- 1200 — 15,4 — 8,5 1,1
цовый
АБГ TW То же 1600 — 17,7 — 10 1,9
VWT » 2300 — 25,5 — 12 1,4
ML 2500 16,7 — 16 1,2
SW » 3850 4200 25,6 12,9 20 0,9 1,1
Alexsandr 6500 8000 34,6 14,3 33
Веллер WVW-85 » 500 5,0 — 4 1,2
WVW 120 » 1000 — —. 6,5 1,5
WVW 120/2D 1200 — 6,5 1,6
WVW 450 » 5000 — — 25 1,0
Динглер WTS-SO » 2240 — 15,9 — 12 1,7
WTS-h » 3700 4400 19,5 — 20 1,85
Шейд 25 » 4300 5000 25,0 22 0,8
20 2000 2300 11 0,96
Кельбле 2.8WTLV 2800 3600 __ __ 14 0,5
6WTLV » 6800 7100 32 0,9
3 3WTLW » 3300 4600 __ 16 —
Цетельмейер WLla » 1400 — — 8 1,7
Халельштейи VAI » 1200 __ 11,6 — 10 1,5
Клокнер TV-4 » 4300 4800 — — 22 0,7
Хамм 5,2 5200 6000 22 0,6
Вейхерхамм 4,5 4500 5750 — — 16,5 1,4
КАТКИ САМОХОДНЫЕ ВИБРАЦИОННЫЕ
389
самоходных виброкатков
сть движения км/ч Размеры вальцов в мм (диаметр х X ширина) Частота колебаний в минуту База в мм Габаритные размеры в мм Расположение вибровальца
II пере- дача III пере- дача Вибро- валец Направ- ляющий валец Длина | Ширина Высота
Г
1,4 750 X 900 — 2400—3400 — 3500 1330 1350 —
2,6 570X710 4500 1800 880
3,0 660x820 — 4000 __ — — —
2,75 — 800X1040 — 3000 — 3160 1300 1400 —
лия
3.7 - —
2,6 - 570X710 н ц и я 4500 1800 880 1140
3,0 — —Х700 4500 1290 —
— — 350 X 450 —. 1320 577 810 —•
2,5 — 600x800 — — — 2370 1080 1090 —
НИЯ
1,8 | — | 750 X 900 Г - - 3700 1317 1370
3,2 — 622X780 622x780 4000 1500 — — — Впереди
3,2 650x900 515X670 3000 1200 2260 1180 »
2,7 650x900 516x630 2400—3400 1400 2260 1780 1480 »
з,о — 750x900 750x900 2300—3500 1800 Сзади
1,8 4,2 850X1000 850x1000 2400—3400 2080 3740 1200 »
2,7 5,4 1100X1350 1100x1350 2000—3000 2350 »
2,6 — 570X710 570X710 4500 1080 1960 880 Впереди
3,0 — 660X820 660X820 4000 1630 2500 1030 1370 Сзади
з.о — 660x820 660X820 4000 »
— — 1100x1100 1100X1100 4000 »
2,75 — 800X1040 2300X700 3000 1500 2330 1350 1675
3,06 6,0 1000X1275 2 X 350 x 800 3000 2200 3’70 1520 1615 »
2,88 4,72 1000x1100 1000x1080 1232—3000 2534 »
3,0 — 750 x 900 750X870 1500—3480 1930 »
6,0 — 900X1000 900x900 1500—3000 »
7,0 — —хиоо 1000—XI000 »
—- —. 900X1000 900 X 900 2000 Впереди
3,2 — 750X1000 635x1000 3800 1400 »
6.6 6,0 2,7 750x850 1050X1150 635X850 880x1150 3750 1920—3120 2245 — — — Сзади
•— 1000x1100 1000x1100 1200—3780 2200 »
1100x1220 900x1330 1200—2400 2300 3400 1540 1600 »
390
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
фирма Модель Тип Вес в кг Удельное давление (линейное) в кг/пог. см Мощность двига- теля в л. с. Скоро в
без бал- ласта с балла- стом Вибро- 1 валец । Наврав- ляющий валец । I пере- дача i
Стотерт и 42RD Двухосный 3150 18,0 А н г 1,2
Питт 32RC двухваль- цовый То же 1052 9,7 3,3 6,5 1,36
32R » 1002 —• 7,1 3,1 5,5 1,36
Соут 32RT » 850 — 7,1 — — 1,3
Ришье RMV-4T 650 4 1> р а н 1,5
RV-30A » 3700 — — — 25 1,2
V685 » 4170 5230 26,1 17,5 25 1,7
Пикар вз » 540 — — — --
SES V10 » 1100 1500 - — 12 Д а 1,6
Педерсхаб 1ATV 1000 — 9,3 — 7 1,5
Рингстед VT14 » 1400 — 11,2 —. 14 1,8
Вибро-Веркен GG10 • 950 - 8 Шве 1,32
Аве
Лисен
Сакаи
Каматцу
Кельбле
Хеншель
Симеза
Бомаг
Веллер
V18 » 1800 — — — 10 1,5
Я п о
SR31 $ 1360 — — — 9 1,05
IV-08 900 —- —. —. 6,2
IV-40 >> 4500 2200 — П ) л ь с 32 8 кая Р 1,2 1 а р о
WDW 2,6/18 2600 - - 18 1,6 ф р
3TVh Трехваль- цовый 2300 8250 2600 10 400 20 12 55 0,9 И т а
RVS-10 To же 2300 12 -
RVS-25 » 5000 30 - Ф Р
BW-60 Сдвоенный 550 — 5 1,5
В W-75 800 — — 6,5 1,5
BW-90 » 1300 — — — 10 0,75
WVW 200/DM2 Комбиниро- ванный двухосный трехваль- ЦОБЫЙ 6500 7500 18 1
КАТКИ САМОХОДНЫЕ ВИБРАЦИОННЫЕ
391
Продолжение табл. 25
сть движения к'л /4 Размеры вальцов в мм (диаметр X X ширина) олебаний Габаритные размеры в мм о в «
1 II пере- | 1 дача III пере- дача Вибро- валец Направ- | ляющий i валец I Частота к 1 в минуту База в мм 1 Длина 1 Ширина Высота О гв Ч W о о с О. О \0 У3 s Р-< И
лия 7,1 2,64 2,64 3,9 ц и я 3,0 2,4 3,2 3,0 ния 3,2 3,0 3,0 ц и я '•8 т р и я 2,5 ния 2,1 3,6 4,2 2,1 д н а я 3,25 Г 6,5 6,0 ЛИЯ = г 1,5 4 1111 II II 1 ’ 1 1 1 1 3 1 III 1'“| 1 II II 1070x1070 660x812 660X812 645x815 — Х700 900X1000 900X1200 615x750 700x800 700x800 750x800 750X700 780X900 900x900 700 1000 800x800 п у б л и к 750x1000 730x650 1000X1400 = 400x600 500X750 580 x 900 1400 X 760 660x812 660—812 — Х700 760X700 800X1200 500X500 550x800 700x800 600x700 500x500 500x600 650x750 600x750 а 1000x340x2 = 13С0Х550 (2) 4000 4500 1800—3100 1850—3100 1300—1900 2500—3800 1200—2000 3200 1700 3600x4000 18С0 1900—3600 1800 — Х3390 = 3600 3600 3300 3600 1639 1728 20С0 - 1600 3760 2546 2444 2430 2300 3550 3380 2060 2350 2480 2400 2170 2400 2290 3034 - 3360 5665 27С0 3550 1620 2500 4300 1980 1028 1032 1025 1290 1225 1445 1020 1070 1065 1000 900 1050 13С0 1788 1100 1920 1140 1530 790 960 1860 1367 1232 1520 1950 2160 1280 1300 1425 1550 1180 1600 1600 1648 - 2730 1400 1700 970 950 2800 Сзади » Впереди » Сзади » »1 Впереди Сзади Впереди » » » » > Сзади Сзади
392
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Виброкатки как в СССР, так и зарубежом выпускают в основном с круго-
выми колебаниями вибратора. Проведенными исследованиями установлено,
что характер колебаний не оказывает существенного влияния на качество уплот-
нения. Однако в конструктивном и технологическом отношениях вибровалец
с круговыми колебаниями значительно проще.
Рис. 27. Вибровалец Д-455:
1 — корпус; 2 — амортизатор; 3 — корпус подшипников; 4 — опора;
5 — штифт; 6 — звездочка; 7 — шкив; 8 — эксцентричная шайба;
9 — барабан тормоза; 10 и 12 — ступицы; 11 — дебалансный вал
Расчет производительности виброкатков и мощности, необходимой для
перемещения катка, производят по формулам для катков статического действия.
26. Основные параметры зарубежных виброкатков
Параметры Страна
ФРГ Англия Франция Дания Австрия
Вес катка в кг .... Частота колебаний в ми- нуту Скорость движения в км/ч на I передаче .... II » .... III » .... 500 — —8000 1500 — —4500 0,5 — 1,85 1,0 —3,0 3,0 —5,4 850 — —3150 4000 1,2 — 1,36 2,64 — 7,1 540 — —5200 1800 — —4500 1,2 —1,7 2,4 — 3,2 6,2 1000 — — 1500 1200 — —3200 1,5—1,8 3,0 —3,2 1800 3600 — —4000 1,5 2,5 10
КАТКИ САМОХОДНЫЕ ВИБРАЦИОННЫЕ
393
Частота колебаний 6 минуту
Рис. 29. Зависимость качества уплотнения
песчаной асфальтобетонной смеси от отно-
Q
шения .
Рис. 28. Зависимость качества уплотнения
песчаной асфальтобетонной смеси от час-
тоты колебаний:
1—одни проход; 2 —два прохода; 3 — три
прохода; 4 — четыре прохода; 5 — пять
проходов; 6 — шесть проходов
Рис. 30. Зависимость необходимого р
числа;проходов виброкатка по одному
месту от скорости движения
Скорость движения
31. Зависимость производительности
виброкатка от скорости его движения
394
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
ВИБРОПЛИТЫ
395
Требования, предъявляемые к самоходным виброкаткам, аналогичны тре-
бованиям к каткам статического действия.
Органы управления виброкатком, рабочее место моториста и двигатель
должны быть изолированы от действия вибрации и шума.
ВИБРОПЛИТЫ
7
а)
1
5)
в)
Рис. 32. Схема положений дебалансов плиты:
а — при движении вперед; б — при работе на
месте; в — при движении назад; 1 — дебалансы
Виброплиты применяют для уплотнения грунтов и гравийно-щебеночных
материалов в дорожном, железнодорожном, аэродромном, промышленном,
гидротехническом и городском строительствах.
По способу перемещения в работе виброплиты разделяют на ручные, само-
передвигающиеся, прицепные, навесные, подвесные (крановые); по характеру
колебаний — с круговыми и на-
правленными колебаниями; по
виду привода вибратора — ме-
ханические, гидравлические,
электрические и пневматические;
по весу — легкие весом 0,1 —
2,0 т, средние 2—4 т, тяжелые
4—8 т.
Наиболее распространены
самопередвигающиеся вибропли-
ты с механическим приводом от
двигателя внутреннего сгорания.
Виброплиты с электропри-
водом не имеют широкого при-
менения, так как для их работы
необходимы источник электро-
энергии и прокладка временных
и переносных кабелей, которые
затрудняют работу землеройно-
транспортных машин и снижают
маневренность самих виброплит.
С электроприводом изготовляют
самопередвигающиеся ручные
виброплиты весом от 50 до 200 кг.
Самопередвигающаяся виб-
роплита состоит из плиты, виб-
ратора, двигателя, системы под-
вески и механизмов управления.
Плиты изготовляются из стали литыми или сварными, а на ней жестко за-
креплен вибратор.
Над плитой на упругой подвеске установлена рама с двигателем. Привод
вибратора — клиноременный. Управление поворотом самопередвигающихся
виброплит: ручное и механизированное от двигателя. Для транспортирования
виброплит в прицепе к тягачу предусматриваются пневматические колеса.
Самопередвижение плит происходит за счет наклона к вертикали суммарной
возмущающей силы.
Принципиальная схема действия вибратора показана на рис. 32. При первом
положении вибратора центробежная сила дебалансов раскладывается на две
составляющие: горизонтальную и вертикальную. Под действием вертикальной
силы плита поднимается вверх, а под действием горизонтальной — перемещается
вперед. При втором положении вибратора возникает только вертикальная сила,
вызывающая вертикальные колебания виброплиты на месте. При третьем поло-
жении вибратора виброплита двигается назад.
1
Рис. 33. Кинематическая схема самопередвигающейся виброплиты Д-368Б весом 2,2
1 — двигатель; 2 — редуктор; 3 — крайние дебалансы; 4 — средние дебалаисы; 5 —
муфта; 6 — червячные шестерни; 7 — звездочка цепного привода; 8 — червяк; 9 _ кар-
данный вал; J0 — рукоятка
396
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
На рис. 33 показана кинематическая схема самопередвигающейся вибро-
плиты Д—368Б.
Вибратор состоит из четырех дебалансов, два из которых (крайние) закреп-
лены с помощью шпонок, а два других (средние) установлены свободно на вал
через подшипник качения и получают через цилиндрический дифференциал вра-
щение в противоположную сторону от вращения основного вала. Вращение
крайних дебалансов в сторону, противоположную вращению средних дебалансов,
обеспечивает получение направленных колебаний.
При вертикальном расположении дебалансов машина колеблется только
в вертикальном направлении.
При помощи рукояток можно сместить дебалансы вперед или назад,
в результате чего направление возмущающей силы изменится и машина будет
соответственно передвигаться вперед или назад.
При смещении средних дебалансов в разные стороны машина поворачивается
на месте.
Технические характеристики отечественных самопередвигающихся виб-
роплит приведены в табл. 27, навесных — в табл. 28 и зарубежных в табл.
29 и 30.
К основным параметрам виброплит относят: размеры рабочей площади,
частоту колебаний, мощность двигателя, величину возмущающей силы, вес
колеблющихся частей и скорость передвижения.
Минимальный поперечный размер площади основания виброплиты должен
быть больше толщины уплотняемого слоя, т. е.
В > Л,
где В — ширина площади основания; h — толщина уплотняемого слоя.
Основание виброплиты выбирают из конструктивных и технологических
соображений (например, от требуемой ширины уплотнения).
При выборе размера основания виброплиты в направлении движения
необходимо учитывать скорость движения и время для полного уплотнения
материала.
27. Характеристика отечественных самопередвигающихся виброплит
Параметры Марка
Д-604 Д-605 Д-639 Д-368Б Д-491
Вес в кг:
общий 125 250 750 2075 5000
вибрирующей части 62,5 105 310 1610 2500
подрессорен- ной части Двигатель: 62,5 145 440 465 2500
тип Карбюраторный Дизель
марка Д-293М Д-300Т УД-25С д-16 С ДМ-7
мощность 6 6 10 16 65
число оборо- тов в минуту 3000 3000 3000 1600 1700
Тип вибратора Центро- бежный с круговыми колебаниями Центробежный с направленным НИЯМИ 1 1 и колеба-
ВИБРОПЛИТЫ
397
Продолжение табл. 27
Параметры Марка
Д-604 Д-605 Д-639 Д-368Б Д-491
Частота колеба- ний в минуту 3500 • 3500 2000 1150 605 — 1 485
Максимальная возмущающая сила в кГ 1180 2800 3220 7000 800—16 000
Рабочая скорость передвижения в м/ч До 360 До 540 До 600 300 — 350 —.
Размер опорной части плиты в м 570X 350 700X330 850X590 1550 Х 1150 1520Х 1380
Амплитуда коле- баний виброплиты В ЛьМ 2,0 2,0 5 3—12 15 — 25
Преодолеваемые подъемы в град Габаритные раз- меры В ММ'. 10—12 10—12 6 6
длина 1200 1200 2600 1965 2700
ширина 570 700 1100 1185 1820
высота Подвеска двига- теля 580 900 850 Пружинка 1520 я 2780
Глубина уплотне- ния в м (за три про- хода по одному ме- сту) 0,25 0,4 0,6 0,75 1,0
Производитель- ность в м3/ч 12 36 100 120
28. Характеристика навесных виброплит
Параметры Марка
Д-554 Д-560
Ширина уплотняемой полосы в мм 2000 3000
Рабочие скорости движения в км/ч 1,00 И 3,72 0,42—1,12
Общий вес в кг ........... 2600 8000
Мощность двигателя в л. с...... 16 75
Базовая машина Шасси Т-16 Трактор Т-75
Тип вибратора Центробежный Механический
электрический с направленными
с круговыми колебаниями
колебаниями
Частота колебаний в минуту .... 2800 2400
Максимальная возмущающая сила од-
ного вибратора в кГ 2000 4000
Вес одной плиты в ха 182 250
Размер плиты в мм ........ 640Х 500 580X 330
Число виброплит .... 3 5
Механизм подъема виброплит .... Габаритные размеры в мм‘ Гидравл ический
длина 3900 5500
ширина 2220 3000
высота 2000 2300
производительность в м3/ч . ... . 120 200
29. Характеристика зарубежных самопередвигающихся виброплит
Фирма Модель Вес в кг Возмущающая сила в кГ Частота колеба- ний в минуту Тип двигателя Мощность дви- гателя в л. с. (кет) Скорость пере- движения в м.!мин Размеры плиты в мм Габаритные размеры в мм Производи- тельность Глубина уплот- | нения в м
Длина Ширина Высота а* со В М21ч
АБГ LPV 23 3000 Электри- (0,27) 3—6 300x320 ___ 0,15
GV 130 1 000 3600 ческий Карбюра- 2,5 6—12 350x600 — — — — — 0,25
SPV 210 1 000 3600 торный То же 6,0 6—12 500X500 — , 0,35
PV-600 180 1 000 3000 » 4,5 6—12 500X600 — .— — — —. 0,35
PV-2 275 2 000 3000 » 6,0 6—12 670X600 — — — — —. 0,4
PV-25 520 3 000 3000 Дизель 8,0 10—22 800X650 — — — —- — 0,5
PV-40 720 5 000 2820 То же' 10,0 10—20 900X700 — — — — — 0,8
Бонн и RV-6000 1100 6 000 600—1600 Карбюра- 14,0 15—25 1000x600 — — — — — —
Келлер RV-20 ООО 2500 20 000 750—1750 торный То же 28 10—17 1000X1080 — — — .— — —
DR-1 2390 20 000 до 2400 Дизель 40 До 30 — — •— — — — —
VO 1700 8 000 800—1000 Карбюра- 28 5—6 1000x1000 2100 1200 1400 400 100 0,6
Лозен- АТ 200/600 50 0—600 2800 торный Электри- (0,5) 0—4 Диаметр — — — — — 0,4
гаузен АТ 700/1700 150 0— 2800 ческий То же (1,4) С—6 360X480X480 Диаметр — — — 0,6
АТ 600В 45 —1 700 600 5000 Карбюра- 2,5 До 12 553 X 800 X 800 — —- — — — —.
АТ 1000 115 2800 торный Электри- (1,4) 0-6 800X800 — —- — — — —
АТ 1000В 190 1 000 1400 ческий Карбюра- 4,0 До 14 — — — — — — —
АТ 2000 600/730 2 000 400—1200 торный Дизель 6,0 0—20 625X1020 — — — 600 0,2“ 0,5
АТ 5000 1800 5 000 600—1200 » 11,0 0—15 1000X800 — — — — 250 0,5—0,8
К R-20000 7200 20 000 400—2000 » 75 .—. 500X1500 — — — —. — 2,0
Баума- SVP-24 170 1 200 3480 Карбюра- 6 — 0,4 л2 1340 950 920 —• — .—.
шннен Стейиах BSD-30 1150 3 200 1200 торный Дизель 6 0,66 » 3000 840 1250 600 —
SVP-31,5 470 3 150 2400 » 6.5 — 0,35 » .—. — — -— 360 —
SVP-63 650 6 300 2400 » 13 0,50 » 600
Продолжение табл. 29
Фирма Модель Вес в кг Возмущающая сила в кГ : Частота коле- баний в минуту Тип двигателя Мощность дви- гателя в л. с. (кет) Скорость пере- движения в м/мин. Размеры.плиты в мм Габаритные размеры в мм Производи- тельность Глубина уплот- нения в м
। га X и; Ширина Высота в м2!ч Vz* а
Лингоф EL6000 1750 1000— —6000 600—1200 Карбюра- торный 25 6—8 1000X1000 — — — — —
Хагель- штейн — 2500 — 720—1740 То же 14 до 18 1000X1000 — — — — — —
Фриш Cisaris 125 1 000 2000—4500 » до 3,5 до 5 600X600 — 100/130 1300 0,2—0,4
Ротиль VS-8 2000 700 Дизель 12—16 Англ и 1,4—4,0 А — 1600 1000 — 0,3—0,4
Компак- тор VSC-2 2200 10 000 1500 Дизель 16 12—16 1,08 м2 4930 1060 1490 114— —580 0,5—0,6
Инжини- ринг VS-6 1200 4 500 1500 Карбюра- торный 5,5 15,2 — 862 838 800 IzO — 0,3—0,4
Лимитед Junior 450 2 000 1800 То же 4,5 США 12,2 — 457 813 — 40 382 0,2—0,3
Виброплас СМ-15 НО 1 050 2350 Карбюра- — 0—17 — — — — — —
Продант СМ-20 430 3 000 2000 торный То же 1 0—23 . .
Джексон J-36 120 1 360 2300 » 4,6 7—21 .
Мастер- С-12 107 1 000 2300 » 3,5 6—13,5
Вибратор С-36 205 1 500 2300 » 4,2 ПНР 6—21 — — — •— —• — —
| В СМ-2 j 3500 10 000 400—1000 Электри- ческий (30) Швеци 6-!7 а 1,76 м* —
Вибро- Веркен MKI-6 1360 4 000 950 Дизель 10 6—10,6 1800 900 1900 ! — — —
398 МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ ВИБРОПЛИТЫ
400
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Продолжение табл. 29
w а иинан -хоггцЛ внирЛггх 0,2—0,3 0,3—0,4 0,6
1 Производи- 1 тельиость Л/гИГ я 100—500 : 60—250' 200 1
h/s* 3 1 1 I
Габаритные размеры в мм вхоэнд 750 1 J 800 . 1000 .
вниЦицТ 600^ 1000 600
860 1650 . 800 1
ww а мхи if ц S 2 X x 1 S S CO «3
мииуОг а вииожиа'Е' -э4эи чхэобомэ я : 12—15 12—15 ! 10—12 ।
(шаз/) ‘э 'v a KirsxBj -naii чхэонУпоэд Итали 6 16 6
идэхвхиаЬ' цих «5 1 Cl,’Я Л я гД Q 3 3 0=^2® dag© а н ‘-Ч <л н
ЛхЛнии а $инв9 -Э1ГОМ ехоховь 1500 1500 1500
jx а В1ГИЭ EehioiBhiXweog 4 500 10 000 :
a-v a oag 850 2000 ! 520 )
Модель VS-6 , VS-8 Мод-15
Фирма 1 <я tn о а> я 2 я со о
ги а эаа khTitqq 4,55 7,0
BdOXEdpHH Etf -oandu них SS ®« СЗ X й « й! к Я Ss Sa й=- g=-
vdox -вdpnа пих Центробеж- ный с направ- ленными колебаниями То же 1 » » | » |
vdox -edpna ojoh -VO В1ГИЭ BEftl -oistnAiMEog 3600 2000 3500 j
Ахании a уинвр^и1 -OX BXOXOBh 2200 4200 i 1500—2400 1 1 1
аз/ a HxHirii jjohVo ээд | 220 i 1 — 190 190 226 ।
ww a (BHHdHin x X BHHlftf) HX -Hirn dan£B(j <Н М S о со со п, со 5 X X | lex и g g g
xniruod -риа oiraHfr 6 1 6 6 2X6 6 1 1
whw/w a ИИН0Ж -natf qxood -oxo ивьорвд 0,6—4,7 6,2—2,9 , 7,8-81,7 3-6
•j a BhBJBX И1ГЭХ -ejhhV qxoOH -hiow и пих to 42 с© 0^ А А Ъ ! 1 о> 1 1 V « ГС s s
Тил шасси Самоходное колесное । То же | Самоходное ' j гусеничное
Фирма 1 к Я И И £ в а § м «5 «5 “ S 2с СП сп 3< « Г, г“ я S Й * аз й К S
ВИБРОПЛИТ Ы
401
ВЕЛИЧИНА ВОЗМУЩАЮЩЕЙ СИЛЫ И ВЕС ВИБРОПЛИТЫ
Движение виброплиты происходит, когда возмущающая сила Q превышает
статическую нагрузку Р и собственный вес G, т. е.
Р + G 1
Q К 1 + (ли)2
где Р — статическая нагрузка в кГ; G — собственный вес виброплиты в кг; Q —
возмущающая сила в кГ; п — число оборотов дебалансных валов, за которое
происходит один удар виброплиты.
Если статическая нагрузка и собственный вес машины равны или больше
возмущающей силы, развиваемой вибратором, движение невозможно. Статическая
нагрузка и собственный вес как бы глушат колебания вибратора. Следовательно,
необходимо, чтобы возмущающая сила имела оптимальное значение, при котором
уплотнение будет наиболее эффективным. Для самопередвижения результирую-
щая возмущающая сила вибратора должна быть наклонена под углом 45—50°
к горизонту.
При конструировании виброплит значением п и весом плиты обычно задаются.
Возмущающая сила
Q = (Р + G) /Т+ТМ2-
Вес виброплиты выбирают по удельному статическому давлению
G
q — уягпъвж статическое давление в кг/м2;
Рекомендуе-
мое удельное
Вид грунта статическое
давление
в кг/м2
Переувлажненные пески при возможности стока избы-
точной воды ..................................... 300—400
Пески оптимальной влажности ...................... 600—1000
Супесчаный грунт при влажности, близкой к оптималь-
ной ............................................... 1000—2000
G — вес колеблющихся частей виброплиты в кг; F — опорная площадь вибро-
плиты В -112.
Размер основания виброплиты
где В — размер основания в направлении движения в м; v— скорость движения
вибромашины в м/сек; т — необходимое число проходов по одному месту.
По опытным данным длина основания виброплиты составляет 1—1,15 ее
ширины.
В табл. 31 приведены параметры зарубежных виброплит.
31. Параметры зарубежных виброплит
Параметры Страна
ФРГ Англия Италия
Вес в кг Размер плиты в мм До 125 480X480 300x320 До 250 500 x 600 800X800 До 1000 800X650 900x700 >1000 1000X1000 22С0 1,08 м2 850 800X600 2000 1650X1000
26 Бородачев и др. 304
402
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
32. Частота колебаний самопередвигающихся виброплит 33. Соотношение между
за рубежом величиной возмущающей силы
__________________________________________ ____ и весом отечественных
Отноше- ние 9,4 11,2 4,3 3,3 1
' Вес в кг 125 250 750 2000
Марка плиты Д-604 Д-605 Д-639 Д-368Б
та К Н £ К 520 — : —2000 1 1500
Шве- цня 1360 950
< 3 о 107 — —430 2000 — —2350
' Англия | 450 1200 — —2200 1800 1500
ФРГ До 125 До 250 До >1000 1000 2000— 1400— 1600— 600 — —4500 —3480 —2820 —2000
s
с
о
о.
ю
S
а
х
2
£
М
4)
Ю
О.
та
S
О
и
Q
а
£
2
ч
£
У
=£
О
S'
2
л
Н
S
и
с
а
о
£
£
£
£
Ч
4)
а
5
Я
о
S
4)
£
£
4)
а
о
X
h
О
О
Страна Италия 2 000 10 000 5,0
850 4500 5,3
1 Шве- ция 1360 | 4000 2,9
1 США 430 i 3000 7,0
107—205 1000—1500 9,3—6,0
к ч | 450 2000 4,44
1200 4500 3,8
2 200 10 000 4,5
ФРГ 2500—7200 20 000 8—2,8
720 5000 7
275 2000 7,3
150 1700 11,3
8'»—Z'Z 0001 015—081
Параметры Вес в кг Возмущающая сила в к Г Q Отношение ~~
ВИБРОПЛИТ Ы
403
ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЙ
Наибольший эффект уплотнения при вибрировании наблюдается, когда ча-
стота собственных колебаний уплотняемого материала и частота вынужденных
колебаний виброплиты близки по значению, т. е. при резонансе.
По опытным данным, частота 2000—1200 кол[мин соответствует удельному
статическому давлению 500—1000 kzIm? и 1200—900 кол!мин статическому давле-
нию 1000—2000 KiluF.
В табл. 32 приведена частота колебаний виброплит, применяемая за рубежом.
В табл. 33 и 34 приведены соотношения между величиной возмущающей
силы и весом виброплит у отечественных и зарубежных машин.
СКОРОСТЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПЛИТЫ
Средняя скорость перемещения плиты ориентировочно может быть опреде-
лена по формуле
яг tg а
где i — число оборотов дебалансов, за которое происходит один -удар виб-
роплиты; а — угол наклона суммарной возмущающей силы.
При увеличении угла наклона
линии действия возмущающей силы
(за нуль принимаем вертикальное
направление) скорость самопере-
движения вибромашины сначала
увеличивается вследствие увеличе-
ния горизонтальной составляю-
Рис. 35. Номограмма определения мощности
двигателя и скорости передвижения вибро-
плиты:
N — мощность двигателя; Q— возмущающая
сила; v — скорость передвижения; п—число
оборотов дебаланса
Рис. 34. Зависимость скорости пере-
движных виброплит от угла наклона
дебалансов (/г = 1100 об/лгин):
1 — Р = 9500 кГ; 2 — Р = 7000 кГ;
3 — Р = 5000 кГ; 4 — Р = 3700 кГ
щей возмущающей силы, достигая максимального значения при угле наклона
ее линии действия около 45—50° (рис. 34), а затем начинает уменьшаться.
При одинаковых значениях возмущающей силы увеличение кинематического
момента дебалансов приводит к увеличению скорости передвижения, а увеличение
числа оборотов дебалансов вибратора — к ее уменьшению.
26*
404
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Опытами установлено, что при скорости передвижения 20 м/мин и более
уплотняющая способность машины резко снижается. Поэтому при проектирова-
нии самопередвигающихся вибромашин максимальную скорость передвижения
следует принимать не более 20 м/мин. Такая скорость дает возможность уплот-
нять грунт с меньшим числом проходов по одному месту и приемлема для опера-
тора, обслуживающего машину.
Скорость передвижения вибромашины по грунту с влажностью, близкой
к оптимальной, легко определить по номограмме (рис. 35) при известных значе-
ниях числа оборотов дебалансов вибратора и величины возмущающей силы.
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ВИБРАЦИОННЫХ ПЛИТ
Суммарное сопротивление движению вибромашины
SIF = Гх+ Т2+ IF3+ Г4,
где Wj — сопротивление передвижению вибромашины по поверхности грунта;
= pixG;
здесь гц — коэффициент трения плиты о грунт.
При стальной виброплите имеет следующие значения:
при уплотнении цементно-бетонных смесей
при уплотнении асфальтобетонных смесей
при уплотнении грунтов ............
G — вес вибромашины;
W2 — сопротивление на преодоление подъема уплотняемой поверхности;
1Г2 = ZG, где i — величина подъема;
11;/3 — сопротивление призмы волочения уплотняемого материала перед пло-
щадкой вибромашины
0,13
0,615
0,6—0,7
W7 3 ЩНг^1>
здесь ii2—коэффициент внутреннего трения уплотняемого материала (для це-
ментно-бетонных смесей равно 12, а для несвязных грунтов 0,6—0,8); Gx — вес
призмы; ц3 — коэффициент сопротивления перемещению призмы грунта по
грунту.
Можно считать, что длина призмы уплотняемого материала примерно равна
ширине площадки вибромашины, а высота составляет 0,6—0,8 от высоты пло-
щадки. Угол естественного откоса примерно равен 45°;
11;/4 — сопротивление от преодоления сил инерции.
;
gt ’
здесь v — скорость перемещения вибромашины в м/сек; t — время разгона (1—
2 сек).
Мощность, затрачиваемая на движение вибромашины,
75т)
где т] — к. п. д. вибратора.
Кроме того, мощность двигателя расходуется на сообщение колебательных
движений вибратору и уплотняемому материалу, на перемещение частиц грунта
и на преодоление сил трения в вибраторе.
Ориентировочно необходимую мощность двигателя виброплиты можно
рассчитывать, принимая, что на 1 т колеблющихся частей расходуется 5—7 л. с.
При установившемся режиме работы вибромашины средняя мощность,
потребляемая вибратором, прямо пропорциональна амплитудному значению воз-
ВИБРАТОРЫ ДОРОЖНЫХ КАТКОВ И ПЛИТ
405
мущающей силы (рис. 36) и не зависит от угла ее наклона. Можно считать, что
на каждые 1000 кГ амплитудного значения возмущающей силы необходимо 2,7—
3 л. с.
Мощность двигателя в момент пуска (особенно
в холодное время) существенно зависит от величины
кинетического момента дебалансов.
При одинаковых значениях возмущающей силы
пусковая мощность меньше у вибромашины с меньшим
кинетическим моментом дебалансов вибратора и боль-
шим числом оборотов.
Мощность двигателя можно определить по номо-
грамме (рис. 35) при известных значениях возмуща-
ющей силы и числа оборотов дебалансов.
ВИБРАТОРЫ ДОРОЖНЫХ КАТКОВ И ПЛИТ
В дорожных катках и плитах применяют механиче-
ские, электромеханические, электромагнитные, пнев-
матические и гидравлические вибраторы.
Наибольшее применение получили механические
вибраторы, которые подразделяются на эксцентрико-
вые и бегунковые, регулируемые и нерегулируемые,
направленного и ненаправленного действия, одно-,
двух- и трехмассные.
Рис. 36. Зависимость
мощности от возмущаю-
щей силы вибратора
ЭКСЦЕНТРИКОВЫЕ ВИБРАТОРЫ
Основные схемы эксцентриковых вибраторов показаны на рис. 37.
Вибраторы с круговыми колебаниями характеризуются тем, что создаваемая
ими возмущающая сила в течение одного оборота вала сохраняет свою величину
и непрерывно меняет направление.
Рис. 37. Эксцентриковые вибраторы:
а — дебалансный с круговыми колебаниями; б — дебалансный с на-
правленными колебаниями
У двухвального вибратора направленного действия оба вала соединены ше-
стернями и вращаются в противоположные стороны с одинаковой угловой ско-
ростью.
Вертикальные составляющие всегда направлены в одну сторону, в результате
чего вибратор создает вертикально-направленную возмущающую силу, величина
406
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
которой равна 2Q sin соЛ Направление суммарной возмущающей силы может быть
под углом к горизонту, что используется в самопередвигающихся виброплитах.
Для получения больших значений возмущающих сил применяют вибраторы,
состоящие из нескольких пар валов, также соединенных между собой шестернями.
На среднем валу трехвального вибратора устанавливают дебалансы с кине-
тическим моментом, равным сумме кинетических моментов дебалансов двух
других валов. Оба крайних вала с одинаковыми дебалансами вращаются в на-
правлении противоположном направлению среднего вала.
Одновальный вибратор снабжается четырьмя одинаковыми дебалансами,
два из которых установлены на вал свободно и имеют отдельную передачу, сооб-
щающую им вращение в направлении, противоположном вращению двух других
дебалансов.
На рис. 38 показан регулируемый вибратор с выдвижным дебалансом, кото-
рый при неподвижном вале прижимается пружинами к поверхности обоймы 2;
при этом его кинетический момент относительно оси вала имеет наименьшее
Рис. 38. Вибратор с выдвиж-
ным дебалансом
Рис. 39. Вибратор с регули-
руемым дебалансом
значение. Во время пуска центробежная сила, создаваемая дебалансом 1, преодо-
левает силу предварительного натяжения пружин и происходит выдвижение
дебаланса, величина которого ограничивается кольцом 3. Перестановкой кольца
в выточки, имеющейся во втулке, регулируют величину кинетического момента.
Такая конструкция дебалансов позволяет избежать резонансные явления при
пуске и остановке вибратора, а также улучшает условия пуска вибратора.
На рис. 39 показана схема регулируемого вибратора с двумя дебалансами:
один из них неподвижно соединен с валом, а другой — может быть повернут
относительно неподвижного на угол В и закреплен также жестко на валу. Угол р
регулируется в пределах от 0 до 180°. Поворотом подвижного дебаланса дости-
гается бесступенчатое изменение величины кинетического момента вибратора от
нуля до максимума. Обычно такие дебалансы устанавливаются с каждой стороны
вала вибратора.
На рис. 40 показана схема маятникового вибратора. Его корпус соединен
с опорной плитой при помощи шарнира. При вращении дебаланса под действием
возмущающей силы корпус совершает колебания подобно маятнику, подвешенному
на оси А.
Опрокидывание корпуса вокруг шарнира предотвращают введением пру-
жины или резиновых амортизаторов.
Максимальный угол, на который отклонится корпус вибратора от нулевого
положения
QI . ,
ГО = —7- Sin (At,
r J CO2
ЭКСЦЕНТРИКОВЫЕ ВИБРАТОРЫ
407
где ф — угол между вертикалью и направлением линии ОА при отклонении ви-
братора; Q — возмущающая сила; I — расстояние от оси шарнира до точки при-
ложения возмущающей силы; J — момент инерции корпуса относительно оси А;
со — угловая скорость вращения дебалансов.
Очевидно, что маятниковый вибратор будет вибратором с направленным дей-
ствием возмущающей силы, если горизонтальная составляющая реакции в шар-
нире А будет равна или близка к нулю, т. е. Rx = 0. Эти условия можно опре-
делить из уравнения
тс = £Хс, (Г)
тУс^^Ур (2')
где т — масса маятника; хс и
ус — вторые производимые по
времени координат центра тяже-
сти; S2C, — сумма проекций
внешних сил, приложенных к
маятнику, на ось х; — сум-
ма проекций внешних сил, при-
ложенных к маятнику, на ось у.
Центром инерции маятника
является точка В, координаты
которой
хс = a sin ф, 1
( )
ус~ a cos ф, J
Q у
где а — расстояние ОТ оси шар- Рис. ТО.’Маятниковый вибратор
нира до центра тяжести корпуса.
При малом угле ф принимаем sin ф = ф и уравнения представляем в следую-
щем виде:
хс = аф, |
Ус ~ а- J
(4')
Возмущающая сила маятникового
действие при условии
I =
вибратора будет иметь направленное
J
та
Вертикальная составляющая реакции в шарнире А может быть определена
из уравнения (2')
тУс = Q cos со/ cos ф — Ry = G,
где G — вес вибратора.
Согласно выражению (4') ус = 0. Следовательно, величина возмущающей
силы, создаваемой маятниковым вибратором, равна
Ry = Q cos со/.
Величину возмущающей силы центробежного вибратора определяют по фор-
муле
Q = тгаА,
где т — масса неуравновешенных грузов (дебалансов); г — эксцентриситет, т. е.
408
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
расстояние от оси вращения до центра тяжести дебаланса; со — угловая скорость
вращения дебалансов в Мсек.
Р
т — — ,
S
где Р — вес дебаланса в кг-, g — ускорение силы тяжести в см/сек2
где п — число оборотов в минуту дебалансов вибратора.
Зная статический момент дебалансов тг, выбираем форму и определяем
размеры дебалансов. В табл. 35 приведены формулы, по которым определяют
площадь и эксцентриситет дебалансов.
Формулу для подсчета возмущающей силы можно представить в другом виде:
„ _ Р Т пп \ 2 _ я2Ргп2 __________Рт2
- j = 9gbl00-302 = 89 500 •
Вес дебаланса Р = Fly,
где F — полезная площадь торца дебаланса в см2; I — толщина дебаланса в см;
у — удельный вес материала, из которого изготовлен дебаланс.
35. Расчетные формулы дебалансов
Форма дебалансов Р асчетные величины Расчетные формулы
/с * /'Cl \ '• L— Ц Площадь
Эксцентриситет рЗ рЗ 'г
1 / а- V' Площадь
Эксцентриситет 1 II а | Лз | йз 1 Г г Лз йз ЬЭ to ic 20
i с '/у +"" у 1 1 \Л } 4 Площадь 1° 1" 1 03 — ! £ | см II
Эксцентриситет рз рз 4 -^1 ^2 180 а г = . » Sin — Зл о2 г>2 а 2 а — рекомендуется 145 —160°
ЭКСЦЕНТРИКОВЫЕ ВИБРАТОРЫ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ПРИВОДА ВИБРАТОРОВ
Мощность, необходимая для поддержания возмущающей силы,
Mi = -у- QHco sin ср,
где Q — величина, возмущающей силы в кГ; А — амплитуда колебаний вибро-
вальца в см; ср — угол сдвига фаз между перемещением вибровальца н папра-
( л . \
влением возмущающей силы I ср = — я 1 .
Мощность, необходимая для преодоления
трения в подшипниках,
где d — диаметр вала в мм; п— число оборотов
дебалансного вала в минуту.
Мощность, расходуемая на разгон дебалан-
сов,
J со2 /щ-со2
3 = Т75 = Т75~ •
Рис. 41. Бегунковый вибратор
Для разгрузки подшипников от действия
центробежных сил дебалансов применяют бегун-
ковые вибраторы кругового или направленного действия (рис. 41).
Возмущающая сила бегункового вибратора определяется по формуле
_ я&у d?(D—d)
4 4000g- ‘ 2
где b — длина' ролика; со — угловая скорость вращения ведущего вала; g —
ускорение силы тяжести в см/сек2; D — диаметр беговой дорожки; d — диаметр
ролика.
Мощность, необходимая для перекатывания ролика,
Nf = ~^T Л' С-’
где Q — возмущающая сила в кГ; f— коэффициент сопротивления качению; v —
скорость в mIcck..
Так как
то
i 150
При постоянной величине произведения Q/co потери энергии возрастают прямо
пропорционально диаметру D. В мощных возбудителях эти потери могут достиг-
нуть большой величины, поэтому необходимо стремиться уменьшить этот диаметр.
410
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Вследствие того, что прижатие бегунка к беговой дорожке велико, скольже-
ние бегунка исключается. Поверхность катания необходимо предохранять от
попадания на нее смазки.
Амплитуда перемещения корпуса вибратора без учета сил сопротивления
уплотняемой среды
Ма = тг,
где М. — масса вибратора; а — амплитуда колебания; т — масса дебаланса;
г — эксцентриситет.
Получаем
тг Рг
а~= ~ "(Г’
где Р — вес дебаланса; G — вес вибратора.
С учетом сил сопротивления амплитуда может быть определена (при условии,
что удар плиты о грунт абсолютно жесткий)
G g Г / . . . ч а2 1
а = -----(а— sin а) + О — cos а)----------ttJ >
где а — размах колебаний в вертикальной плоскости; G — общий вес машины;
v — коэффициент жесткости уплотняемой среды принимаем равным 1; —вес
колеблющихся частей; а — угол, определяющий положение дебалансов.
Обозначив
Г а2 1
nv (а — sin а) + (1 — cos а)--g- = к,
получим
При а = л и v = 1 получаем максимальное значение к = 8,6.
О
ВЫБОР И РАСЧЕТ АМОРТИЗАТОРОВ
По нормам санэпидемслужбы допускаемая амплитуда колебаний, воздейству-
ющая на руки работающего при работе с ручными вибрационными машинами,
не должна превышать величин, указанных в табл. 36.
Нормы допустимой общей вибрации (вибрации рабочего места) значительно
ниже и приведены в табл. 37 (Нормы Главсанинспекции СССР от 17/11 1959 г.
№ 280-59).
Наилучшим гасителем круговых колебаний являются резино-металлические
амортизаторы, работающие на сдвиг.
Резиновые амортизаторы, предназначенные для амортизации и гашения
энергии колебаний, плавностью рабочих характеристик выгодно отличаются
от других видов амортизаторов. Они имеют значительно более простую конструк-
цию и меньшую стоимость.
При конструировании резино-металлических амортизаторов учитываются
свойства резины в зависимости от температуры, времени и режима деформации.
В самоходных виброкатках с жесткими вальцами амплитуда колебаний
вальца составляет от 0,2 до 0,6 мм, частота от 2000 до 4500 кол[мин, а ускорение
до 8 g.
У прицепных виброкатков амплитуда колебаний составляет 1,5—3 мм,
частота 1500—3000 кол/мин, а ускорение до 14g.
ВЫБОР И РАСЧЕТ АМОРТИЗАТОРОВ
411
36. Предельно допустимая
амплитуда вибрации ручных
инструментов и стационарного
оборудования
Число ударов или оборотов в минуту Частота вибра- ции в гц Предельно допу- стимая ампли- туда вибрации в мм
1200 20 1,5
1800 30 1,0
2100 35 0,4
3000 50 0,15
3600 60 0,04
5000 80 0,02
6000 и > 100 и > 0,005
37. Предельно допустимые величины общей вибрации
Частота в гц Амплитуда в мм Скорость в см!сек. Ускорение в сж/еек2
До 3 0,6—0,4 1,12 — 0,76 22—14
3-5 0,4 — 0,15 0,76 — 0,46 14—15
5-8 0,15 — 0,05 0,46 — 0,28 15-13
8 — 15 0,05 — 0,03 0,28 — 0,25 13 — 27
15 — 30 0,03 — 0,009 0,25 —0,16 27 — 32
30 — 50 0,009 — 0,007 0,16 — 0,22 32 — 70
50 — 75 0,007 — 0,005 0,22 — 0,23 70—112
75—100 0,005 — 0,003 0,23 —0,19 112 — 120
По своим свойствам упруго деформироваться под действием усилий резина
резко отличается от других конструкционных материалов пределами практически
обратимых относительных деформаций, которые для резины в 20—30 раз шире,
чем у стали.
Модуль упругости для резины составляет всего 20—40 кг!см\ т. е. в 105 раз
меньше, чем у стали, что и определяет ее применение в качестве упругого эле-
мента.
При больших деформациях, соответствующих нагрузкам, приближающимся
к разрывным, появляются пластические необратимые деформации резины, т. е.
процесс ползучести. В то же время резина гидростатически почти несжимаема.
Ее объемный модуль упругости составляет 27 200 кг/см2. Поэтому для практи-
ческих расчетов с высокой степенью точности (0,03%) можно принимать коэффи-
циент Пуассона равным 0,5 и объем резиновой массы даже при больших дефор-
мациях считать неизменным.
Резиновые изделия обладают тем большей способностью к деформации, чем
больше ее степень свободы. Резиновая шайба с металлическими дисками, при-
крепленными к торцам, при сжатии имеет меньшую свободу, а следовательно, и
большую жесткость, чем при сдвиге. В зависимости от формы изделия модуль
сжатия в 3—14 раз выше, чем модуль сдвига.
Важной особенностью резины при деформациях от действия внешних усилий
являются ее релаксационные свойства, которые проявляются в постепенном
падении напряжения в резине при заданной деформации или постепенном росте
деформации при заданном напряжении. Эти изменения происходят, постепенно
замедляясь, до определенного значения, называемого равновесным состоянием,
и затем практически прекращаются. Скорость релаксации значительно зависит
от температуры и с повышением ее возрастает. Следовательно, модуль упругости
резины зависит от времени и температуры. Релаксационными свойствами объяс-
няют также зависимость модуля упругости от скорости деформации. Различают
статический модуль упругости, измеренный при медленном нагружении, и дина-
мический модуль упругости.
Величина динамического модуля упругости возрастает с увеличением ско-
рости деформации, амплитуды, температуры.
Релаксационными свойствами резины объясняется также явление отстава-
ния по фазе деформации резины от прилагаемой нагрузки при многократной
циклической деформации резинового изделия. Гистерезисные потери энергии
412
МАШИНЫ ДЛИ УПЛОТНЕНИИ ГРУНТОВ
при этом ведут к интенсивному теплообразованию в резине, что вследствие малой
теплопроводности резины может привести к сильному и неравномерному на-
греву, а следовательно, к понижению прочности и интенсификации процессов
старения.
Резина является материалом, очень чувствительным к местным поверхно-
стным повреждениям.
При проверке качества резиновых изделий следует особое внимание обращать
на отсутствие надрывов и других дефектов на поверхности.
Удельный вес резины в зависимости от ее состава составляет от 0,95 до
1,6 г/см3. Она хорошо поддается механической обработке резанием и хорошо шли-
фуется. Механическую обработку (сверление, резание) резиновых изделий можно
производить при скорости резания около 1,2 м.[сек. и обильной подаче водной эму-
льсии. Резина стойка к истиранию.
С повышением температуры прочность резины резко падает, а при понижении
температуры возрастает.
Модуль упругости и модуль сдвига большинства видов резины сохраняют
примерно постоянное значение при повышении температуры до 150° С, а при
дальшейшем повышении понижаются, и резина размягчается. Примерно при
230° С резина почти всех видов становится липкой, а при 240° С полностью те-
ряет свои упругие свойства.
При понижении температуры жесткость резины резко возрастает, резина
становится твердой, а затем хрупкой.
При выборе резины для амортизаторов следует помнить, что высокая тепло-
стойкость и высокая морозостойкость не могут быть достигнуты одновременно.
Резина является плохим проводником тепла, ее коэффициент теплопровод-
ности составляет (3,44-7) 10-4 кал/см-сек-град, что в 150—300 раз меньше
коэффициента теплопроводности стали. Это приводит к малому рассеиванию
тепла, образующегося в резиновых амортизаторах при вибрационном нагружении.
Это в некоторых случаях является решающим фактором, определяющим срок
службы резиновых амортизаторов вибрационных машин.
Некоторые сорта резины изменяют свои физико-механические свойства при
соприкосновении с маслом, бензином и прочими веществами. Это также следует
учитывать при конструировании резино-металлических амортизаторов.
При длительном соприкосновении резины с атмосферным воздухом, особенно
под действием влаги и солнечных лучей, происходит ее старение: на поверхности
образуются мелкие трещины, резина меняет цвет, теряет свою упругость и проч-
ность.
Для уменьшения интенсивности старения в состав резиновой смеси доба-
вляют противостарители.
Большое значение для амортизаторов имеет прочность крепления резины
к металлам. Резина хорошо и легко крепится к низколегированным сталям,
латуни, чугуну и сплавам алюминия, труднее — к нержавеющей стали, бронзам,
магниевым сплавам и особенно трудно к оловянистым бронзам.
Прочность на отрыв при креплении мягкой резины к металлу горячим спо-
собом колеблется от 40 до 60 кг/см?', прочность ниже 20 кг/см? считается недопу-
стимой.
Наиболее распространенным способом крепления резины к металлической
арматуре является крепление с помощью латуни. Для этого на тщательно очи-
щенную обезжиренную поверхность металлической арматуры электрохимиче-
ским путем наносят тонкий слой латуни, а затем при температуре 140—150° С
и под большим давлением резиновая смесь вулканизируется в контакте с арма-
турой.
Основные требования, которым должен отвечать резино-металлический амор-
тизатор: достаточная долговечность, хорошая виброизоляция, технологичность
изготовления и эксплуатационная конструктивность амортизатора, высокая
прочность на разрыв, малый коэффициент внутреннего трения и морозостойкость.
ВЫБОР И РАСЧЕТ АМОРТИЗАТОРОВ
413
Этим требованиям наиболее полно отвечают резиновые смеси на основе нату-
рального каучука.
Основные физико-механические свойства резиновых смесей, применяемых для
амортизационных резино-металлических изделий по ТУ МХП 1166—58 «Смеси
резиновые для деталей авиационной техники» и ТУ 204-54Р «Детали резиновые
автомобилей и автобусов», приведены в табл. 38.
Из табл. 38 видно, что среди смесей, обладающих твердостью 35—50 и 45—
60 ед. по ТМ-2, наименьшую температуру застеклевания 55° С имеют резиновые
смеси шифра 1847 и 2959. Эти смеси и применяют для изготовления резино-ме-
таллических амортизаторов.
38. Физико-механические свойства резиновых смесей типа НК
Шифр резины 1 Предел прочности на i разрыв в кг/см.2 1 Относительное удлинение при разрыве в % Относительное остаточное удлинение при разрыве в % Твердость Удельный вес в кг/ем3 1 Коэффициент старения Температура хрупкости ' в °C
ТШМ-2 ТМ-2
1847 160 600 32 4,0 —9,0 35 — 50 1,05 0,8 — 55
2959 160 500 32 5,0—10,0 45 — 60 1,17 1,40 0,8 — 55
2462 100 300 30 10,0 — 21,0 65 — 80 0,7 — 50
3949 150 500 30 6,0—10,0 45 — 60 1,17 0,8 — 50
3703 160 350 35 15,0 — 20,0 65 — 80 1,20 0,7 — 50
ВИАМ-2 170 600 32 5,0 — 10,0 35 — 50 1,06 0,8 — 50
7864 160 600 25 —. 35 — 45 0,8
4099 150 500 32 — 45 — 60 — 0,8 -50
Из табл. 39 видно, что модули упругости при сжатии и сдвиге для одной и
той же смеси имеют различие на ± 10% и зависят от большого количества факторов
(качества каучука, тщательности соблюдения рецептуры, равномерности распре-
деления компонентов, идентичности процесса вулканизации и т. п.).
39. Характеристика амортизационных качеств резиновых смесей
Параметры Шифр резины
1847 2959
Модуль сдвига в кГ/см2 .... Модуль сжатия (Е = 30%) в кГ/см2 Логарифмический декремент за- тухания: для корда » ножки 3,5± 10% 19± 10% 0,215 0,25 — 0,3 5,5+10%] 32,0±10% ] 0,29 0,45 — 0,5
При разработке новых конструкций амортизаторов следует учитывать, что
статическая прочность крепления резины к металлу по изделию не превышает
30 кг/см?, прочность же самой резины на разрыв 160 кг.[см1. Для сближения этой
414
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
разницы целесообразно увеличить площадь крепления к арматуре по отношению
к площади сечения по резине.
Для достижения равномерности вулканизации резины следует стремиться
к тому, чтобы не было резких переходов в толщине резинового слоя.
На поверхности резины не должно быть острых углов, так как они также
будут являться концентраторами напряжений. Важное значение для долговеч-
ности имеет благоприятное распределение напряжений внутри резинового слоя
и на поверхности контакта резины с арматурой, зависящее от конфигурации
амортизаторов.
Поскольку резина обладает свойством сохранения постоянства своего объема
и при упругих деформациях амортизаторов изменяется только их форма, то при
конструировании резиновых амортизаторов необходимо обеспечить возможность
изменения их формы.
Необходимо предусматривать, чтобы между амортизируемыми деталями
и основанием не было непосредственного соприкосновения, так как при этом
исключается использование упругих свойств резины.
При конструировании амортизаторов следует также учитывать, что ее сте-
пень деформации существенно зависит от рода нагрузки; наибольшие деформации
бывают при нагрузках, вызывающих сдвиг, а наименьшие — при нагрузках, вы-
зывающих сжатие резины. Вследствие этого амортизаторы сжатия обладают
сравнительно большей грузоподъемностью, но меньшей гибкостью.
При конструировании вибромашин, на которых используются резино-метал-
лические амортизаторы, следует исключать возможность попадания на них масла,
бензина и прямых солнечных лучей.
Упругость амортизатора сжатия зависит от качества резины, площади по-
перечного сечения и толщины слоя, формы резинового .элемента, способа его
крепления к арматуре и возможности свободного изменения формы.
Для практических подсчетов модуля упругости резино-металлических амор-
тизаторов сжатия используют коэффициент формы К, равный отношению площади
нагруженной поверхности образца к площади его свободной боковой поверхности.
Напряжение сжатия для резиновых амортизаторов
h Р h
°изд hd~ F‘ /г - Д/г ’
где о — модуль чистого сжатия резины; Р — сжимающее усилие; /г — перво-
начальная толщина: hg — толщина в сжатом состоянии; Д/г — деформация сжа-
тия резины.
Или
Коэффициент формы
„ h Д/г
СГггзй - ОК (/г + дй)2-.
К = 1 + тКо,
где т — коэффициент, не зависящий от Ко", Ко — отношение площади опорной
поверхности к площади свободной боковой поверхности.
Величина т зависит от вида соединения резиновых элементов с арматурой
и коэффициента трения опорных поверхностей резины по арматуре при отсутствии
крепления резины к арматуре.
Максимальное значение коэффициента т будет в случае крепления резины
к арматуре. Оно не зависит от марки резины и материалов арматуры. Максималь-
ное значение коэффициента т составляет 4,67, а минимальное —• близко к нулю
при смазке опорных поверхностей резины, например, глицерином.
Величина деформации при сжатии амортизатора
Р ежЬ
ВЫБОР И РАСЧЕТ АМОРТИЗАТОРОВ
415
где Рсж — сжимающая сила; h — высота амортизатора; F — площадь попереч-
ного сечения амортизатора; Еизд — модуль упругости изделия.
Формула дает достаточную точность при сжатии до 25% от первоначальной
высоты амортизатора.
При сдвиге резины между двумя параллельными плоскостями поперечные
сечения не изменяют своей формы. Следовательно, большие деформации сдвига
происходят при практически неизменном объеме, поэтому модуль сдвига значи-
тельно ниже модуля сжатия и в меньшей степени, чем модуль сжатия зависит
от формы образца.-Однако при относительно большой высоте резинового аморти-
затора при расчете необходимо вносить поправку на форму:
°изд = ° 1 , ’
F + 36J
1 +
а для круглого сечения
_ о
3d )
где F — площадь сечения амортизатора; Л — высота резинового слоя; J — мо-
мент инерции сечения; d — диаметр амортизатора; о — напряжение сдвига;
R — радиус.
Величина модуля сдвига колеблется в зависимости от твердости резины
в пределах 2—24 кГ/см*.
Напряжение сдвига
где Q — сдвигающее усилие; F — площадь сечения амортизатора.
Величина деформации амортизатора при сдвиге будет выражаться формулой
где Чсд — сдвигающая сила; h — высота амортизатора; F — площадь попереч-
ного сечения амортизатора.
При небольших деформациях угол сдвига у резины мало отличается от отно-
f
сительной деформации сдвига — и закон Гука можно представить
у°
Т — °издУ — О изд gy-g ,
где у — угол сдвига в рад; у° — угол сдвига в град.
Формула дает достаточно точные для практических расчетов результаты,
если величина относительной деформации сдвига не превышает 20% . При больших
деформациях сдвига следует пользоваться формулой
т = °изд tg Y-
При наклонном расположении амортизатора к действию силы происходит
комбинированная деформация сдвига и сжатия.
Формула для подсчета комбинированной деформации от сдвига и сжатия
fK = -__________________________
F <(>изд cos2 а + Еиэд sin3 а) ’
416
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
где Рк — сила, действующая на амортизатор; h — высота амортизатора; F —
площадь поперечного сечения амортизатора; а — угол наклона плоскости креп-
ления резины с
Напряжение
металлом к вертикали.
при растяжении амортизатора
_ Р __ Р h^-\h
°р Fg~~ F ' h
где Р — усилие; Fg — площадь сечения деформированного образца; h и F —
первоначальная длина и площадь сечения; Л/, — удлинение резинового образца.
Или
оР=£К-^
где Е — модуль упругости резины; К — коэффициент формы.
Относительное удлинение при разрыве
1р — 1
где 1р — длина рабочего участка в момент разрыва; I — первоначальная длина
рабочего участка образца.
Резина может длительно и надежно упруго работать при относительных де-
формациях, достигающих 30% и более, а относительное удлинение при разрыве
резины лучших сортов составляет 600—700% и достигает в отдельных случаях
1000%. При этом резина обладает довольно высокой прочностью. Низшее значе-
ние сопротивления разрыву для прочной резины составляет не менее 80—150 kzIcm.2
и достигает иногда 300—350 кг/см2.
Резиновые амортизаторы, работающие на растяжении, большого распро-
странения не получили ввиду большой чувствительности резины к местным по-
вреждениям и трудности крепления растягиваемой резины к арматуре.
Расчет амортизаторов на прочность и вибрацию. Нагрузка на один амор-
тизатор
Ро = кГ ,
и п
где Ро — нагрузка на один амортизатор в кГ\ Gx — вес подрессоренной части в кг;
п — число амортизаторов.
Степень виброизоляции у определяется из выражения
1
Y = T’
где
Р — коэффициент изменения размаха колебаний в зависимости от 8 (табл. 40);
соо — частота вынужденных колебаний; со — частота собственных колебаний;
где f — коэффициент затухания.
ВЫБОР И РАСЧЕТ АМОРТИЗАТОРОВ
417
40. Значение коэффициента 3 в зависимости от изменения 8
Соот- ноше- ние частот соо 0) Значение г
0 0,1 . 0,2 О.з 0,4 0,5 1,о
0,5 1,34 1,333 1,33 1,315 1,305 1,295 1,23
1,0 00 10,1 5,2 3,5 2,69 2,24 1,41
1,41 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
2 0,33 0,34 0,356 0,382 0,413 0,447 0,62
3 0,125 0,13 0,145 0,168 0,193 0,222 0,37
4 0,067 0,07 0,085 0,104 0,125 0,146 0,216
5 0,04 0,046 0,061 0,072 0,093 0,111 0,207
6 0,028 0,033 0,0447 0,0588 0,074 0,089 0,171
Жесткость амортизатора К определяют из выражения
к =
Ро — нагрузка на амортизатор в кГ; х — перемещение (прогиб) амортизатора
нагрузкой Ро определяют из рис. 42 или из формулы
952 ]/□.-,
где пс — частота собственных колебаний системы в цикл!мин..
41. Эффективность гашения вибрации
Соотношение СОо частот -—• со Степень га- шения силы В % Оценка степени гашения
для металли- ческой пру- жины для резины
10 99,0 98,0 Отлично
4 93,0 92,5 »
3 87,5 85,5 Хорошо
2 66,6 64,4 Удовлетвори-
тельно
1,5 20,0 18,0 Плохо
1,41 0 0 »
<1,41 — — Вибрация возрастает
Рис. 42. График зависимости собственных
колебаний пс от прогиба х амортизатора
(при 8 = 0)
Степень гашения возмущающей силы в %, а также оценка гашения вибрации
для металлических пружин и резины приведены в табл. 41.
Выбираем или разрабатываем конструкцию резино-металлического аморти-
затора и тип резины, т. е. модуль упругости Е и коэффициент г, учитывающий
отношение динамического модуля упругости Ед к статическому Ес.
27 Бородачев и др. 304
418
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Ед
Учитывая отношение г = , определяем требуемый коэффициент жесткости
Ес
амортизатора из данной резины
Кх = -^-.
Определяем геометрические размеры амортизатора
Л х ~Еизд z ,
Еизд = Ем (1 + аФ),
Еизд — условный модуль упругости изделия; Ем — модуль упругости мате-
где Еизэ — условный модуль упругости изделия; — модуль упругости мате-
риала (резины); F — площадь сечения амортизатора; I — толщина резинового
слоя; Ф — коэффициент формы (для цилиндра Ф = ; D —диаметр цилиндра).
Строим резонансную кривую для амортизатора и сравниваем данные этой
кривой с техническими требованиями.
Определяем максимальную амплитуду при резонансе
Ло = _^_^=_,
]/(®2-®о)2 + 4^®о
где f — деформация амортизатора.
Определяем перегрузку амортизатора в долях ускорения силы тяжести
4л2С1)2
q = “ 9810 Л° ’
где А о — амплитуда при резонансе; сор— резонансная частота.
После этого определяем максимальное усилие, воспринимающееся аморти-
затором при резонансе, по уравнению
о 1
е/1 — 0,5 е2
Зная предел прочности резины, определяем запас прочности амортизатора
У
// = -5----
•г шах
РАСЧЕТ ПРУЖИННЫХ АМОРТИЗАТОРОВ
Для обеспечения виброизоляции двигателя необходимо, чтобы было выпол-
нено условие
где <ов — вынужденная частота колебаний вибрирующей части; сщ — собствен-
ная частота колебаний подрессоренной части;
е ~ К о? ’
где К — жесткость амортизаторов (пружин); Q2 — вес подрессоренной части.
трамбовочные машины
419
Исходя из этих условий подбираем размеры пружин.
Коэффициент передачи вибрации на неподвижную часть
М = -Д-7.
а2 — 1
Размах колебаний неподвижной части
ар = А1атах,
где afflax — максимальный размах колебаний вибрирующей части.
ТРАМБОВОЧНЫЕ МАШИНЫ
Трамбовочные машины предназначены для послойного уплотнения тяжелых
связных и несвязных грунтов слоями толщиной 1,0—1,5 м и более, а также грун-
тов в естественном залегании.
Современные трамбовочные машины по развиваемой ими энергии единичного
удара подразделяются на следующие группы: тяжелые с энергией удара от 1000
43. Характеристики ручных трамбовок
Параметры Марка
Фирма Лозенгаузен Ручная трамбовка И-132
АТ -80/200 АТ-200/600
Вес в кг ... Мощность в кет Энергия удара в кГ м ...... Глубина уп- лотнения в м . . Производи- тельность в м3/ч 35 0,12 200 0,3 0,125 45 о,з 600 0,4 0,230 200 2,8 0,2—0,4 0,250
до 5000 кГм и более; средние с энер-
гией удара от 100 до 1000 кГм; легкие
с энергией удара до 80—100 кГм.
К первой группе машин (табл. 42)
относят преимущественно машины с па-
дающим рабочим органом. Большую
энергию удара в этих машинах дости-
гают за счет подъема на высоту 1,0—
2,5 м и сбрасывания на уплотняемый
материал тяжелой трамбующей плиты
(груза) весом от 1 до 3 т. Падение пли-
ты под действием силы тяжести в этих
машинах обусловливает их малую
частоту ударов, которая зависит от
высоты падения.
Эти машины предназначены для
уплотнения больших объемов связных
тяжелых грунтов слоями до 1 м и бо-
лее в летнее и зимнее время в различ-
ных областях строительства, а также
для создания мощного противофильтрационного экрана из материковых связ-
ных грунтов в ирригационных сооружениях.
Во вторую группу входят тяжелые механические трамбовки, дизель-трам-
бовки и трамбовки взрывного действия. По общей конструктивной схеме эти
машины выполняют как прицепное, полуприцепное и навесное трамбующее обо-
рудование к колесным или гусеничным тягачам, а также в виде самопередвигаю-
щихся трамбующих агрегатов.
К третьей группе машин (табл. 43) относят различного вида ручные трам-
бовки: механические, дизельные, электрические, с приводом от компрессора и от
индивидуального двигателя внутреннего сгорания и питанием электроэнергией
от внешней сети. Эти машины изготовляют весом не более 200 кг и управляются
одним или двумя операторами. Трамбовки весом от 50 до 200 кг изготовляют, как
правило, самопередвигающимися.
Малый вес и малые габаритные размеры дают возможность успешно при-
менять их для уплотнения грунта в стесненных условиях и труднодоступных
местах при узком фронте и небольших объемах работ (уплотнение грунта при
засыпке траншей, котлованов, у стен, сооружений,' при ремонтных работах
27*
420
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
42. Характеристика трамбовочных машин
Дизель-трам- бовка j ЦНИИС-РМЗ Навесной 19,7 100 Пять трубчатых дизельмолотов 138,5 0,512 0,5 —0,7 0,4X5 За счет взрыва горючей смеси 68 — 72 500 1,2
Каток с падаю- щими грузами (Д-302) Д-390 Прицепной | § 0) ч 0) S § к ф § о к о X 13,172 100 Падающий груз 2677 1,7 1,575 0,6 Кулачковый подъем по копиру 36 250 0,8—1,0
гс а гс Трамбующая машина (Д-471) Д-471Б ующее оборудо- 1ие Трактор С-100 с 15,5 100 Две падающие плиты 1430 1,3 1,1 1,0 Кривошипно- полиспастный автоматический 20 ! 400—450 1-1,2
£ Трамбовочная машина Азги- проводхоза МАГ-5 ________ 1 Навесное трамб ва* 23 100 Падающая плита 10 800 2,7 4 1,4 , Лебедочный с 1 автоматическим управлением 19 500 1-1,2
Вальцовая трамбовка ВТ-АЗНИИГИМа оборудование Экскаватор ; Э-1004 125 з 5 s 3 2s ,, Д’ Sf ® Л S сч о сч 2 е; tn - - 2- Г Ч ! 2 2- ГС сч СО 04 1 со о Ч s Ф ,<У а Гс —' J, С
Т рамбующая J плита ' ТП-Э-652 i Сменное < : Экскаватор | Э-652 23,6 100 Падающая плита 2400—5200 2,6 0,93 — 2,0 0,765 Лебедочный с ручным управлением 8—9 118 1 — 1,2
- Параметры Тип Базовая машина Вес машины в т Мощность в л. с. Тип рабочего органа Энергия единичного удара в кГм Вес ударного рабо- чего органа в т Высота подъема в м Размер рабочего ор- гана в плане в л«2 Тип привода Частота ударов в ми- нуту Производительность в м3/ч Глубина уплотне- ния в м
ТРАМБОВОЧНЫЕ МАШИНЫ
421
ВЫБОР И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАМБОВОК
При трамбовании пластическая деформация грунта, за счет которой дости-
гают уплотнение, происходит в результате удара рабочего органа о поверхность
грунта. Явление удара описывается выражением
j Р dx = Mv,
о
где t — время удара, в течение которого кинетическая энергия рабочего органа
передается грунту; Р — сила, развиваемая в процессе удара; М — масса рабочего
органа; v — скорость рабочего органа в начале удара (скорость в конце удара
принимается равной нулю, так как рассматривается только пластическая дефор-
мация грунта, а удар абсолютно неупругий); т — текущее время.
Скорость v в начале удара рабочего органа с массой М, а следовательно, и его
Mv2
2
кинетическая энергия
, передаваемая уплотняемому грунту, может быть
получена либо в результате падения рабочего органа (плиты) под действием силы
тяжести, либо в результате работы внутренних сил, развиваемых специальным
механизмом привода рабочего органа.
По принципиальной конструктивной схеме привода рабочего органа совре-
менные трамбующие машины разделяют на два основных класса: с падающими
плитами (грузами) и трамбовки механические, пневматические, дизельные, взрыв-
ного действия и т. п.
Для машин с падающими плитами скорость рабочего органа в начале удара v
так же, как и развиваемая им кинетическая энергия, зависит от вертикального
перемещения (высоты падения Н) трамбующей плиты и определяется без учета
потерь на сопротивления
у = ]^2gH,
где g — ускорение силы тяжести; Н — высота падения плиты.
Высотой падения Я определяется также и максимально возможная частота
ударов трамбующей плиты, так как от нее зависит и время падения плиты tllag
‘пад — •
В практике существуют кулачковый подъем трамбующего груза (плиты)
и подъем при помощи гибкого элемента — каната.
Кулачковый подъем наиболее удачно осуществлен на катке с падающими гру-
зами, где роль кулачка выполняют вращающиеся вместе с вальцем направляю-
щие, в которых груз удерживается от выпадения при помощи копиров. Схема
катка с падающими грузами Д-390 показана на рис. 43.
Основной узел катка — корпус 3 — состоит из двух сварных щек и шести
траверс стянутых болтами. В каждой щеке имеются три паза 6, в которые вста-
влены грузы 5 с направляющими выступами и упорными роликами 7. Направля-
ющие пазы имеют кольцевые прорези, в которые входят копиры 2. Копиры пред-
ставляют собой два диска, неподвижно установленных на раме 1 катка.
Копиры предназначены для удерживания грузов от выпадения при подъеме
их щеками во время перекатывания катка. Для сбрасывания грузов в верхней
и нижнеи частях каждого копира предусмотрены окна 4. При перекатывании
катка, двигаясь по копирам, как по кулачку, груз доходит в верхней части копира
до окна, откуда падает на грунт. В иижней части копира при повороте катка
груз удерживающими роликами заходит через окно на копир и, двигаясь по дуге,
снова поднимается вверх.
Конструкция копиров допускает возможность работы катка при движении
как вперед, так и назад.
422
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Подъем трамбующей плиты иа канате осуществляется при помощи лебедки
(рис. 44) или при помощи специального кривошипно-полиспастного механизма
(рис. 45).
Рис. 43. Схема кулачкового подъема трамбующего груза на катке
Д-390
В первом случае для этой цели используют экскаваторы и краны, снабжен-
ные фрикционной лебедкой.
Большие динамические нагрузки на канат, вызванные прямоугольной тахо-
граммой подъема, а также отсутствие автоматического управления являются
недостатками этого способа
Рис. 44. Механизм подъема и сбрасывания трам-
бующей плиты с использованием лебедки экска-
ватора:
1 — экскаватор; 2 — лебедка экскаватора;
3 — стрела; 4 — направляющие; 5—трамбующая
плита; 6 — канат
подъема.
В отличие от лебедочного
подъема кривошипно-полиспаст-
ный механизм специально соз-
дан для подъема на канате и
сбрасывания плиты на трамбу-
ющей машине. Этот механизм
(рис. 45) представляет собой
полиспаст, подвижное звено ко-
торого состоит из обоймы с
блоками и расположено на кри-
вошипе 2. Один конец каната
в полиспасте заделан на трам-
бующей плите 5, а второй — с
запасом 2—3 витка закреплен
на тормозном барабане 4. Вра-
щаемый от двигателя через ре-
дуктор поводок вала упирается
в кривошип 2 и перемещает под-
вижные блоки полиспаста по
дуге радиусом R от нижней
мертвой точки (н. м. т.) к верх-
ней мертвой точке (в. м. т.). При
этом тормозной барабан автома-
тически затормаживается, а пли-
та поднимается. Пройдя в. м. т., кривошип под действием силы тяжести плиты
обгоняет поводок, и плита падает на уплотняемый грунт. Подпружиненный
барабан в это время растормаживается, что обеспечивает падение плиты без обры-
ва каната ниже расчетной высоты или слабина каната выбирается пружиной.
ТРАМ ЁОЁОЧЙЫЁ МАШИНЫ
423
Кривошипно-полиспастный механизм обеспечивает автоматизацию процессов
подъема и сбрасывания плиты, а также параболическую тахограмму подъема,
\\одъе/^
Рис. 45. Схема кривошипно-полиспастного механизма подъема и сбра-
сывания плиты трамбовочной машины Д-471:
] — вал привода с поводком; 2 — кривошип с блоками полиспаста;
3 — неподвижные блоки полиспаста; 4 — тормозной барабан компен-
сатора длины каната; 5 — трамбующая плита
при которой динамические нагрузки на каиат и детали привода значительно ниже,
чем при лебедочном подъеме. Поэтому этот способ подъема является наиболее
прогрессивным.
Для трамбовок, механических, пневмати-
ческих, взрывного действия и дизельных свой-
ственна сложность взаимодействия внутренних
сил механизмов привода рабочего органа, что
усложняет кинематическую схему и конструк-
цию этих машин.
Ударный рабочий орган в этих трамбую-
щих машинах совершает в работе поступатель-
ное движение, которое может быть осуществ-
лено:
а) за счет работы газов (иа дизель-трамбов-
ках, на взрыво- и пневмотрамбовках (рис. 46);
б) за счет специальных механизмов, преоб-
разующих вращательное движение двигателя
в поступательное для рабочего органа (различ-
ного вида механические трамбовки (рис. 47).
Поступательное движение ударного рабо-
чего органа за счет работы газов осуществ-
ляется, например, на трамбующей машине С-325
(рис. 46). Рабочее оборудование в этой машине
МОЛОТ,
Рис. 46. Воздушный
использованный в качестве ра-
бочего органа на грунтоуплот-
няющей машине С-325:
1 — плита-шабот; 2 — боек;
3 — воздухораспределитель;
4 — корпус молота; А — подача
сжатого воздуха; Б — выход
воздуха в атмосферу
состоит из пневматического молота с шаботом,
установленного на стреле экскаватора при по-
мощи направляющих и каретки.
При^ работе молота находящаяся под уда-
рами бойка плита-шабот волоком с постоянной
скоростью перемещается по уплотняемой поверх-
ности грунта вследствие движения каретки по
направляющим стрелы.
Возвратно-поступательное движение бойка
ствляется за счет сжатого воздуха, поступающего
корпусе-цилиндре осуще-
компрессора через автома-
в
... . от t
тически управляемую золотниковую коробку попеременно в верхнюю и нижиюю
полости цилиндра.
424
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Движение ударного рабочего органа в механических трамбовках (рис. 47)
осуществляется за счет работы центробежных сил, создаваемых вращающимися
массами (бегунками). Обкатываясь по кольцевым проточкам ударной части
с одинаковой угловой скоростью и в противоположные стороны, бегунки под
действием центробежной силы давят иа кольцевые дорожки и заставляют удар-
ную часть то подниматься, то опускаться, благодаря чему наносятся удары по
плите, лежащей на уплотняемом грунте.
Частичная или полная независимость рабочего процесса ударного рабочего
органа в машинах этого класса от действия силы тяжести дает возможность при-
менять их для уплотнения грунта на наклонных поверхностях, что особенно важно
Рис. 47. Принципиальная схема меха-
нической трамбовки (ВНИИСтройдор-
маш):
1 — трамбующая плита-шабот; 2 — на-
ковальня; 3 — вал привода; 4 — пру-
жинный демпфер; 5 — электродвига-
тель; б—корпус; 7—бегунок; S—удар-
ная часть с бойком; 9 — боек
Вид грунта
при создании машин для уплотнения
грунта на откосах.
Основными параметрами рабочего
органа трамбующей машины с падаю-
щими плитами являются: вес трамбующей
плиты Q; высота падения Я; площадь
основания плиты F (площадь контакта
с грунтом).
Произведение веса трамбующей плиты
Q на высоту ее падения Я определяет
максимально возможную работу, которую
совершает плита за один удар при свобод-
ном падении.
Для измерения величины удара при
трамбовании принято использовать удель-
ный импульс удара i и весь эффект уплот-
нения рассматривать как функцию удель-
ного импульса. Удельный импульс удара
F gP ’ 7
где i — удельный импульс трамбующей
плиты; I — общий импульс трамбующей
плиты.
Рекомендуемые величины удельных импульсов, выбираемые исходя из их
предельных значений, при которых наступает разрушение грунта, приведены
ниже.
Малосвязные грунты (легкие и средние су-
пески) ..................................
Грунты средней связности (тяжелые супески
и легкие суглинки) ......................
Грунты высокой степени связности (средние
и тяжелые суглинки)............. . . . .
Весьма связные грунты (тяжелые суглинки
и глины) ................................
Предельный удельный
импульс в кг'сек[см.г
0,040 — 0,060
0,06—0,100
0,1 — 0,175
0,175 — 0,225
Обычно рекомендуемая величина удельного импульса составляет 0,8—0,9
величины предельного значения. Однако в некоторых случаях, например при
уплотнении дна оросительных каналов, трамбующие машины должны иметь
импульсы ударов, намного превышающие предельные значения. Это требование
следует из необходимости создания экрана из плотного грунта, который должен
быть расположен на некоторой глубине уплотняемого слоя. Разрыхление поверх-
ности грунта в этом случае существенного значения не имеет.
В прямой зависимости от величины удельного импульса находится предель-
ная толщина уплотняемого слоя грунта при условии, если размеры площади
ТРАМБОВОЧНЫЕ МАШИНЫ
425
контакта трамбовки с грунтом, в свою очередь, обеспечивают такую же или
большую глубину уплотнения слоя, т. е.
В > (0,8-ь 1,0) Ло, (2)
где В — минимальный поперечный размер трамбующей плиты в плане; h0 —-
оптимальная толщина слоя грунта при трамбовании.
Опыты показали, что оптимальная толщина слоя грунта, при которой на
уплотнение затра-чивается минимальное количество механической работы, может
быть приближенно вычислена по формуле
ho — §>7hnp, (3)
где hnp — предельная толщина слоя грунта определяется экспериментальным
путем для конкретных грунтовых условий.
Формулы (2) и (3) служат для выбора в плане размеров трамбующей плиты.
При заданных в плане размерах трамбующей плиты эффект уплотнения за-
висит от величины удельного импульса удара, который определяется формулой (1).
Работа одного удара трамбующей плиты при свободном ее падении
А = QH. (4)
Из сопоставления формул (1) и (4) можно сделать заключение, что с точки
зрения количества работы на уплотнение грунта при выборе параметров трамбую-
щей плиты выгодно увеличивать ее вес, а не высоту падения.
Однако вес трамбующей плиты во многом определяет и общий вес машины,
ввиду чего он не может быть выбран чрезмерно большим.
Рациональное соотношение между весом трамбующей плиты и высотой ее
падения должно выбираться в каждом конкретном случае с учетом общей схемы
машины и принципа ее работы. Следует также иметь в виду, что высота падения
не может быть слишком малой, так как в противном случае не будет достигнут
полный эффект.
Исходя из требований эффективного уплотнения грунта и конструктивных
соображений обычно принимают следующие значения параметров: Q =
= 1 0003000 кГ; Н = 1ч- 2 м.
При выборе частоты ударов трамбующей плиты необходимо исходить из сле-
дующих соображений: эффект уплотнения возрастает, если время пауз между
ударами будет больше времени, необходимого для восстановления условно-упру-
гой части деформации. В случае, например, связных грунтов основная часть
условно-упругой части деформации успевает восстановиться за 5—15 сек, вслед-
ствие чего частоту ударов следует выбирать не более 4—12 в мин. Однако с точки
зрения повышения производительности машины частоту нужно выбирать воз-
можно большей. Если считать, что грунты абсолютно тиксотропны, то эффект
от повышения частоты ударов в большинстве случаев превышает те потери,
которые имеют место при встречных движениях грунтовых агрегатов и от других
причин. В случае тиксотропных грунтов высокая частота даже несколько облег-
чает их уплотнение.
Верхний предел частоты ударов обычно лимитируется инерционными силами,
развивающимися при подъеме трамбующей плиты, а также параметром Н и по-
этому должен выбираться в каждом конкретном случае в зависимости от типа
машины и особенностей ее конструкции.
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
УДАРНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА С ГРУНТОМ
В зависимости от способа передачи энергии удара рабочего органа о грунт
современные трамбовочные машины делятся на два типа: с шаботом (плитой),
и без шабота.
426
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
В машинах с шаботом при уплотнении удар наносится через лежащую на
грунте плиту (шабот), а в безшаботных машинах — непосредственно по грунту.
Трамбовочные машины с шаботом по своей общей конструктивной схеме
могут быть выполнены как полностью прицепные машины или как полуприцепные
(дизельтрамбовочная машина ЦНИИС-РРМЗ), а также с передвижением рабо-
чего органа по грунту при помощи установленной на базовой машине направляю-
щей стрелы (машина для уплотнения дна и откосов канала С-325).
Вследствие того, что в трамбовочных машинах с шаботом энергия рабочего
органа передается через шабот (плиту), к. п. д. этих машин значительно ниже, чем
у машин без шабота, и, кроме того, жесткие удары рабочего органа по шаботу
неизбежно вызывают их разрушение. Поэтому при проектировании должны
применяться высокопрочные и легкие материалы. Обеспечение надежности и
долговечности как рабочего органа, так и шабота этого типа машин представляет
собой весьма сложную задачу.
Как правило, в шаботных машинах рабочий орган ие может быть большой
мощности, так как с увеличением полезной работы, совершаемой рабочим
органом, и при увеличении мощности возрастают и вредные потери на работу,
связанную с разрушением шабота и рабочего органа. Поэтому установка шабота
оправдывается для маломощных рабочих органов, когда обычные применяемые
конструкционные стали могут обеспечить надлежащую надежность и долговеч-
ность деталей узла.
Трамбовочные машины без шабота выполняются конструктивно в виде само-
стоятельного универсального агрегата на самоходном колесном шасси или в виде
навесного трамбующего оборудования на (колесный) гусеничный трактор (трам-
бовочная машина Д-471 и Д-471Б) или в простейшем случае в виде сменного трам-
бующего оборудования к экскаваторам и кранам (трамбующая плита ТП-Э-652,
вальцовая трамбовка ВТ-АзНИИГим). К этому типу относят также и различные
конструкции ручных трамбовок.
Непосредственный удар рабочего органа по грунту в безшаботных трамбо-
вочных машинах обусловливает их высокую эффективность по уплотнению, а
также высокую эксплуатационную надежность ударного рабочего органа. При не-
посредственном ударе рабочего органа по грунту за счет его пластической дефор-
мации удар растянут по времени и поэтому сопровождается меньшими динами-
ческими нагрузками, чем в случае жесткого удара по шаботу. Отсутствие постоян-
ной и непосредственной связи рабочего органа с грунтом делает машины этого
типа весьма мобильными и маневренными, а непосредственный удар по грунту
обеспечивает их высокую эффективность и высокий к. п. д. удара.
Для трамбующих машин, в которых рабочий орган вынесен за пределы
машины, его положение относительно поверхности уплотняемого грунта зависит
от положения базовой машины относительно уплотняемой поверхности грунта.
Неровности грунта в большей мере сказываются в этом случае на положении ра-
бочего органа и его работе (рис. 48).
Вертикальное перемещение точки крепления рабочего органа у и угловое
перемещение базовой машины а связаны зависимостью
У = a tg а,
Для снижения у необходимо стремиться к уменьшению а, т. е. к уменьшению
вылета рабочего органа за базу машины.
Расчет параметров трамбующей машины с кривошипно-полиспастным при-
водом для подъема и сбрасывания плит.
Исходными данными для расчета параметров трамбующей машины любой
конструкции являются: вес плиты Q, высота подъема плиты Н; удельный им-
пульс удара i.
TP AM БОВОЧНЫЕ^М АШИНЫ
427
Этими величинами следует задаваться исходя из требований уплотнения
грунта.
Удельный импульс
eF ’
где Q — вес плиты в кг; Н — высота подъема плиты в м; g — ускорение силы
тяжести в м/сек^Р— площадь основания плиты в яг.
Значение удельного импульса
i = (0,84-0,9) z„p,
где i„p — предельный импульс.
Вес плиты и высоту ее падения выбирают исходя из требований уплотнения
грунта по конструктивным со-
ображениям.
Геометрические размеры
трамбующей плиты определяют
исходя из оптимальной толщины
уплотняемого слоя грунта h0
и величины удельного импульса
удара плиты I.
Минимальный размер сто-
роны прямоугольной (или диа-
метр круглой) трамбующей пли-
ты в плане
В > (0,84-1,0) 1г0,
где h0 = 0,7hnp (hnp — wpe&iib-
ная толщина слоя грунта, опре-
деляемая экспериментальным
путем для конкретных грунто-
вых условий).
Исходя из конструктивных
соображений и условий устой-
чивой работы (с малыми коле-
баниями плиты вокруг собствен-
ного центра тяжести) плита
Рис. 48. Схема трамбовочной безшаботной ма-
шины:
а — расстояние между рабочим органом и звез-
дочкой в м; b — база трактора в м; а — угол
наклона машины при наезде на неровность;
z — высота неровности в м', у — отклонение
рабочего органа за счет наезда машины иа не-
ровность
в плане должна представлять квадрат, круг или прямоугольник, а центр
тяжести ее должен быть расположен по возможности ближе к основанию. Шар-
нирная точка подвеса плиты (захватного устройства) должна быть расположена
выше центра тяжести плиты на величину, равную 0,5В.
Трамбующая плита изготовляется обычно из низкосортного чугуна в виде
отливки или, если обеспечивается вес, из армированного бетона.
Диаметр каната dK подбирают исходя из веса трамбующей плиты по его раз-
рывному усилию с десятикратным запасом прочности, т. е.
Рк. р = 10Q,
гДе Рк. р — разрывное усилие каната в кГ по ГОСТам 3081—55 и 7667—55.
Диаметр блоков полиспаста выбирают в зависимости от диаметра каната
по соотношению
Рбл
dK
где Dgjt — диаметр блока в лш; dK —диаметр каната в мм.
428
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Радиус кривошипа
где R — радиус кривошипа в м; Н — высота подъема плиты в м; п — кратность
полиспаста или число его рабочих ветвей.
Из конструктивных соображений и обеспечения наименьшего расхода ка-
ната принимают п = 2; 4; 6, но не более.
Расстояние центров блоков неподвижного звена полиспаста до оси вала
привода определяют из условий обеспечения наибольшей долговечности каната
при наименьшей его длине: для первой ветви полиспаста (начиная от заделки
на раме)
^1 Я + Одл,
для последующих ветвей
Ai > (2г- 1) R,
где R — радиус кривошипа в м; Л; — расстояние центра /-того блока неподвиж-
ного звена до оси вала привода в м; i = 2; 3; 4; 5 ... п — порядковый номер
ветви полиспаста (кроме первой), начиная от заделки каната на раме машины.
Расстояние между центрами блока вие полиспаста должно удовлетворять
условию
Ап > 27?п,
где Ап — расстояние между центрами блоков вне полиспаста.
Предельно допустимая угловая скорость вращения вала привода апр, при
которой отсутствует выбег плиты,
п
п
2 At
Ai + R
i—i
где <o„p — предельно допустимая скорость вращения вала привода в 1/сек; g —
ускорение силы тяжести в м/сек2-, Н — высота подъема плиты в м; п — число
ветвей полиспаста; <4,- — расстояние центра /-того блока неподвижного звена
полиспаста до оси вращения вала привода; R — радиус кривошипа в м.
Предельно допустимая частота ударов трамбующей плиты в мин
_ 30
гпр — ®Пр-
Фактическая максимальная высота подъема плиты
Нф = Н
где Нф — фактическая высота подъема плиты в м; Н — расчетная высота подъема
плиты в м; Дк — величина напуска (слабина) каната в м; Q — вес плиты в кг;
С — приведенная жесткость подвески плиты в кг/м.
Практически исходя из возможной осадки грунта Дк определяется соотно-
шением
0<Д(< (0,14-0,25) Н,
а приведенная жесткость С подсчитывается по формуле
Трамбовочные машины
429
где СпруЖ — жесткость пружинного амортизатора подвески плиты в кг/м-, Скан —
жесткость каната в кГ/м; Стр — приведенная жесткость трансмиссии в кг/м.
Скорость подъема точки подвеса (захватного устройства) плиты
Яш . .
v = —g—sin cor,
где v — скорость подъема точки подвеса плиты в м/сек; Н — высота подъема в м;
со — угловая скорость вращения вала привода в 1/сек; t — время подъема в сек,
причем
О
(О
одной плиты,
Qff кГм.
Мощность двигателя для привода плиты на трамбующей машине опреде-
ляется в следующей последовательности.
Работа, затрачиваемая на подъем
А =
Время подъем плиты
Т =
Мощность двигателя, необходимая для подъема одной плиты,
л
— сек.
(0
где Q — вес плиты в кг; Н — высота подъема плиты в м; со — угловая скорость
вращения вала привода в Нсек; г]е5и(= ПтрПп — общий к. п. д. привода;
Птр — к. п- Д- трансмиссии определяется в зависимости от типа и конструкции
трансмиссии; р,г — к. п. д. полиспаста.
Производительность трамбующей машины с кривошипно-полиспастным при-
водом плит определяется следующим образом.
Скорость передвижения трамбующей машины
Всо ,
vmp. м — ”2лу М СеК'
где В — минимальный (по ходу машины) размер плиты в плане в м; со — угловая
скорость вращения вала привода в l/сек; у = 6 (8; 12) — необходимое перекры-
тие в ударах плиты по одному следу; 2 -2- — промежуток времени между двумя
ударами одной плиты в сек.
Ширина уплотняемой за один проход машины полосы
Ш = £ (L -j- а) м,
где Ш — ширина уплотняемой полосы в м; £ — число плит, расположенных
по фронту работ в один ряд; £ — ширина одной плиты в м; а — расстояние
между плитами в одном ряду в м.
Техническая производительность трамбующей машины с двумя расположен-
ными по фронту работ плитами
П = 3600-(---^~ Вм/г. щЗ/ч,
лу
где П производительность в л3/ч; h — глубина уплотнения в ж при перекры-
тии в ударах, равном у.
430
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
Расчет на прочность основных деталей кривошипно-полиспастного привода
трамбующих плит.
Исходными данными для расчета являются.
Максимальное значение нагрузки в канате, возникающей при подъеме трам-
бующей плиты , определяемой выражением
рк = q + ГА_ (Х+-2-')] +
Kmax g [ 2 \ к ' С J I ‘
(^+4)jZ грт-1 / т-кг'
где Рк — максимальное значение нагрузки в канате при подъеме плиты в кг;
Q — вес плиты в кг; Н — высота подъема плиты в м; Лк — слабина каната в м;
С — приведенная жесткость подвески плиты в кг/м; g — ускорение силы тяжести
в лг/сек2; ш — угловая скорость вращения вала привода в 1/сек.
уд тах — максимальное усилие в канате, возникающее при подхвате
падающей плиты (при растягивающем ударе), определяется выражением:
^^тах=с(1 + /1+2^-)кЛ
По величине максимального значения нагрузки в канате, возникающей
при подъеме плиты, определяют необходимый тормозной момент иа барабане
механизма компенсатора длины каната.
По величине максимального значения нагрузки при подхвате падающей
плиты определяют необходимую жесткость пружины подвески плиты по формуле:
с- Q \(Рк.Рк у I
° 2Н [Д Q ’
где Рк.р — разрывное усилие в канате в кГ; К = 0,75ч- 0,8 — коэффициент,
обеспечивающий запас прочности каната; С — проведенная жесткость подвески
плиты в кг/м.
По величине максимального значения нагрузки в канате Рк. ПРИ под-
хвате падающей плиты рассчитывают все основные грузовые детали, а также
срезные предохранительные элементы механизма подъема.
К основным грузовым деталям кривошипно-полиспастного механизма сле-
дует отнести:
1. Палец кривошипа.
2. Вал привода.
3. Оси блоков полиспаста.
4. Палец шарнирного крепления трамбующей плиты
По схеме нагружения этих деталей и расчетной нагрезке, используя извест-
ные формулы из курса сопротивления материалов, определяют необходимые
геометрические размеры деталей и выбирается материал.
Глава XV
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗОГРЕВА, ПЕРЕКАЧИВАНИЯ,
ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ БИТУМА
Технологический процесс приготовления битума состоит из нагрева его
в битумохранилищах до состояния текучести, разогрева его до требуемой темпе-
ратуры в битумоплавильнях и транспортирования его по трубопроводам к месту
потребления.
В состав оборудования для нагрева и перекачивания битума на дорожном
строительстве входят: нагревательные устройства битумохранилищ, битумо-
плавильные агрегаты, обогреваемые битумные цистерны, битумопроводы и би-
тумные насосы.
НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА БИТУМОХРАНИЛИЩ
В отечественном дорожном строительстве преимущественно применяют
битумохранилища ямного типа. Запасы битума на объектах составляют до 50%
годового расхода и более.
Прирельсовые битумохранилища имеют форму прямоугольника, вытянутого
для удобства слива вдоль железнодорожной ветки. Аналогично сооружаются
и битумохранилища, рассчитанные на приемку битума из автотранспортных
средств.
В настоящее время в СССР битум перевозится по железной дороге в бункер-
ных полувагонах. Только жидкие битумы (битумы с низкой температурой плав-
ления) перевозятся в железнодорожных цистернах. Поэтому прирельсовые хра-
нилища оборудуются устройствами для приемки битума из бункерных полу-
вагонов и лотками, предотвращающими подтекание битума на рельсы.
Разгрузка битума из автотранспортных средств не требует применения таких
устройств, так как в этих случаях битум перекачивается или сливается по гибким
рукавам.
Для обеспечения возможности забора битума из хранилищ последние должны
быть оборудованы соответствующими нагревательными устройствами и насосами.
По виду применяемого теплоносителя нагревательные устройства подразде-
ляют на паровые, электрические, газовые и жидкостные. Последние пока не
применяются.
По конструктивным признакам нагревательные устройства ямиых битумо-
хранилищ могут быть подразделены на два вида: донные змеевики (регистры)
и погружаемые змеевики.
Донные змеевики располагают на дне хранилища. Битум протекает вдоль
змеевиков по наклонному дну к месту отбора, где дополнительными змеевиками
осуществляется более интенсивный нагрев битума до состояния текучести. В месте
отбора устанавливается насос, который перекачивает битум в плавильню, где
выпаривается влага, а битум нагревается до рабочей температуры.
Насосы устанавливают в зоне отбора битума за стенкой хранилища, либо
применяют погруженные битумные насосы.
Осмотр и ремонт донных змеевиков возможны только при пустом хранилище.
Поэтому донные змеевики должны состоять из независимых параллельных линий
нагревательных устройств, с тем чтобы на случай выхода из строя одной линии
были обеспечены разогрев битума и возможность опорожнения хранилища.
Для донных нагревательных устройств могут применяться все виды пере-
численных выше теплоносителей.
432
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БИТУМА
Погружаемые змеевики проектируют таким образом, чтобы в возможно
компактных батареях сосредоточить нагревательные устройства с поверхностью
нагрева, обеспечивающей разогрев битума с заданной производительностью.
Батареи подвешиваются к специальным подъемным устройствам и оснащаются
погружаемыми насосами для перекачивания расплавленного битума.
Для вязких битумов (БН-2, БН-3) состоянию жидкотекучести соответствует
температура 85—100° С, а для жидких — 50—60° С.
Нагревательные устройства хранилищ должны соответствовать требованиям:
а) пожарной безопасности; с этой точки зрения наибольшие преимущества
имеют паровые нагреватели;
б) техники безопасности;
в) удобства обслуживания и ремонта; в этом отношении наименее удобны
донные змеевики. Для обеспечения надежной работы хранилища применяют
параллельно действующие змеевики с независимыми вводами;
г) конструкция нагревательных устройств должна обеспечивать возможность
отбора битума с минимальными остатками в хранилище;
д) должна быть обеспечена требуемая производительность нагрева.
При нагреве битума в хранилищах до текучего состояния к битуму необхо-
димо подвести следующее количество тепла:
Г W 1
Q = /CG Сб(<2 —G) +-JOQ- ce(t2 — ij) ккал/ч.
Теплоемкость воды св — 1 ккал/кг-°С\ тогда
/ и/ \
Q = KG(t2 —(сб + -jQQ-j ккал/ч,
где К. — коэффициент, учитывающий потери тепла через стенки хранилища
и зеркало битума, который обычно принимают равным 1,15—1,3; G— произво-
дительность нагревательного оборудования в кг/ч; eg — теплоемкость битума
в ккал/кг °C; /2 — конечная температура иагрева битума (не выше 100° С) в °C;
— начальная температура битума в °C (несколько ниже температуры окружаю-
щего воздуха вне зоны теплообмена); W — содержание влаги в битуме в % по
весу.
БИТУМОПЛАВИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ, БИТУМНЫЕ ЦИСТЕРНЫ
И БИТУМОПРОВОДЫ
Битумоплавильные агрегаты служат для нагрева битума до рабочей темпе-
ратуры.
По технологическому признаку различают битумоплавильные агрегаты
с периодическим и непрерывным процессами разогрева и выдачи битума.
Главным параметром битумоплавильиых агрегатов периодического действия
является суммарная полезная (рабочая) емкость батареи битумоплавильных
котлов (в м3). Главным параметром битумоплавильных агрегатов непрерывного
действия является их производительность (в т/ч).
Емкость битумоплавильного агрегата периодического действия должна
соответствовать дневному расходу. Производительность битумоплавильного агре-
гата непрерывного действия должна соответствовать часовому расходу.
По виду теплоносителя различают битумоплавильные агрегаты с газовым,
жидкостным и электрическим подогревом. В отечественной практике преобладают
битумоплавильные агрегаты с газовым подогревом и только в последнее время
стали применяться битумоплавильни с электрическим подогревом.
К битумоплавильным агрегатам периодического и непрерывного действия
предъявляются следующие общие для обоих типов требования:
противопожарной безопасности;
БИТУ МОПЛАВИЛЬН ЫЕ АГРЕГАТЫ, БИТУМНЫЕ ЦИСТЕРНЫ
433
соответствия условиям техники безопасности, которые в данном случае,
кроме общих требований, предусматривают необходимость наличия устройств
для предотвращения выплескивания битума в результате вспенивания;
удобства обслуживания и эксплуатации.
На рис. 1 показан общий вид и продольный разрез битумоплавильного агре-
гата периодического действия Д-335. Агрегат может компоноваться из одного,
двух или трех котлов. Каждый котел оборудован выносной топкой, в которой
сжигается либо жидкое топливо (мазут), либо каменный уголь. Отходящие газы
проходят по жаровым трубам. Если батарея состоит из нескольких котлов, они
соединяются переливными лотками, по которым битум в случае вспенивания
перетекает из одного котла в другой. Батарее котлов придаются топливныйбак
для жидкого топлива и битумный насос.
На рис. 2 показана схема устройства битумоплавильиого агрегата непрерыв-
ного действия Д-506. Агрегат состоит из котла с насосными установками, вынос-
ной топки и бака для жидкого топлива. Газы из топки проходят по жаровым
трубам и нагревают находящийся в котле битум. Температура битума в котле
поддерживается на заданном уровне. Соотношение количества битума, подавае-
мого из котла, и сырого, регулируется таким образом, чтобы после смешивания
температура битума была 130—140° С. Наблюдение за температурным режимом
в смесителе осуществляется по термометру 12. Из смесителя битум поступает
в пароотделитель 14 центробежного типа. Основная часть паров воды уходит
из пароотделителя в атмосферу, а битум поступает на лоток 17, по которому
тонким слоем стекает в котел. Поступивший в котел битум нагревается в нем
до рабочей температуры.
В битумоплавильном агрегате периодического действия котел заполняется
на 75% геометрической емкости сырым (обводненным) битумом, где производится
его нагрев до рабочей температуры. Процесс разогрева битума в этом случае
может быть разбит на три этапа: а) нагрев до температуры выпаривания, при
которой начинается вспенивание битума; б) выпаривание влаги из битума и
в) нагрев битума до рабочей температуры. После этого производится выдача
битума из котла.
Такой режим разогрева битума обусловливается необходимостью предотвра-
тить выплескивание его из котла. Это опасно в пожарном отношении и недопу-
стимо по условиям техники безопасности.
Для разных марок битума температура начала и конца выпаривания (цено-
образования) различна и зависит от вязкости битума. Так, например,для вязких
битумов (БН-2 и БН-3) вспенивание битума наблюдается от 100° С и заканчивается
при температуре, близкой к 140° С.
В начальный период разогрева (до начала выпаривания) осуществляют интен-
сивный нагрев битума; в период выпаривания воды необходимо сократить подвод
тепла во избежание выплескивания битума; в последний период интенсивность
разогрева может быть вновь повышена.
При нагревании битума недопустим общий перегрев материала, при котором
из битума улетучиваются легкие фракции и ухудшаются его физические качества
как вяжущего материала. Недопустим также значительный местный перегрев,
так как при этом возможно коксование битума. В битуме появляются твердые
частицы — асфальтены — и качество битума ухудшается. Скоксовавшиеся ча-
стицы оседают на нагревательных поверхностях и образуют трудноудаляемый
осадок. В результате снижаются общий коэффициент теплопередачи и произво-
дительность нагревающего устройства; значительно сокращается срок его службы.
В битумоплавильиых агрегатах непрерывного действия производится непре-
рывное выпаривание воды из битума, нагрев его до рабочей температуры с одно-
временной выдачей битума потребителю.
При проектировании битумоплавильных агрегатов непрерывного действия
необходимо учитывать, что при нагревании битума до 160° С пар, а следовательно
и все элементы, содержащие нагретый битум, находятся под давлением 5—6 ати.
28 Бородачев и др. 304
434
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛД БИТУМА
Рис. 1. Общий вид битумоплавильного агрегата Д-335 из трех котлов:
1 — форсунка; 2 — топка; 3 — котел; 4 — дымовая труба; 5 — поплавок указателя уровня; 6 — жаровая труба; 7 — наполни-
тельная труба; 8 — кронштейн дымовых труб; 9 — переливные лотки; 10 — пульт управления; 11 — установка вентилятора и топ-
ливного насоса; 12 — термометр
БИТУМйПЛАВИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ, БИТУМНЫЕ ЦИСТЁРНЫ
433
Битумоплавильные агрегаты периодического действия оснащаются одним
подающим насосом. На битумоплавильных агрегатах непрерывного действия
кроме этого насоса необходим второй насос для осуществления непрерывной
внутренней циркуляции битума.
В табл. 1 приведены основные характеристики выпускаемых битумоплави-
лен Д-335 и Д-506.
Рис. 2. Схема устройства битумоплавильного агрегата непрерывного действия Д-506:
/ — топка; 2 — жаровые трубы; 3 — котел; 4,5 — краны; б — насос выдачи битума;
7 — насос внутренней циркуляции; 8 — труба забора битума; 9 — термометр; 10 —
кран подачи сырого битума; 11 — смеситель; 12 — термометр; 13 — циркуляционная
труба; 14 — пароотделитель; 15 — испарительная камера; 16 — разделительная пере-
городка; 17 — лоток; 18 — указатель уровня; 19 — дымовая труба; 20 — труба выдачи
битума
При нагреве битума в битумоплавильных агрегатах от температуры Ц,
равной 85—100° С до рабочей температуры Z2 = 150-е-170° С, к битуму необ-
ходимо подвести следующее количество тепла:
Q = AG ^с6(/2— + (г —ккал/ч,
где А — коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду, кото-
рый принимается равным 1,15—1,3; G — количество битума нагреваемого от
температуры Ц до температуры t2 за один час в кг; eg — теплоемкость битума
в ккал/кг °C; i — теплосодержание пара в интервале температур от начала до
конца выпаривания; W — содержание воды в битуме в % по весу.
Битумные цистерны используют для хранения сырого битума на прирельсо-
вых асфальтобетонных заводах (АБЗ) и битумоплавильных базах, не имеющих
битумохранилищ, а также в качестве резервных расходных емкостей при наличии
битумохранилищ. Они могут также быть использованы в качестве расходных
емкостей для битума, выпаренного и нагретого в битумоплавильных агрегатах.
Цистерны, предназначенные для нагретого до рабочей температуры битума,
желательно термоизолировать.
По типу нагревательного устройства различают цистерны с паровыми, жид-
костными и электрическими нагревателями.
Битумная цистерна с паровым обогревом показана на рис. 3.
Нагрев битума в цистернах осуществляется для восполнения потерь тепла
в окружающую среду. При расчете количества тепла, необходимого для поддер-
28*
436
ОБОРУДОВАНЙЁ ДЛЯ БИТУМА
1. Характеристика битумоплавилен,
выпускаемых отечественной промышленностью
Параметры Марка
Д-335 Д-506
Тип агрегата Периодического Непрерывного
Количество котлов действия жаротрубный 1-3 действия жаротрубный 1
Геометрическая емкость одного котла В Л43 10 14
Рабочая емкость одного котла в Ji3: максимальная 7,5 8,5
минимальная ..... — 6
Производительность при подаче битума из хранилища с температурой 90° С в т[ч\ при влажности 1% 5
» » 5 % — 3
Поверхность нагрева жаровых труб в м2 10,3 14,5
Теплоноситель Дымовь е газы
Топка выносная (для каждого котла), объем вл? 0,65 1,3
Вид топлива Мазут, уголь Мазут,
Форсунка . . Низкого дизельное топливо давления
Подача топлива в форсунку Шестеренчат ым иасосом
Емкость топливного бака вл .... 550 550
Насосы для битума:
количество 1 2
тип и марка ... Шестеренн ый Д-171
Привод топливного насоса:
эле-ктродвигатель Щ-2 ДОЗ 1-4
мощность в кет обороты в минуту . 141 0,6 0
напряжение в в 220/380
Привод вентилятора: электродвигатель Щ-2/Ф-2 .... А051-2
мощность в кет обороты в минуту 4,5 2900
Привод насоса для битума:
электродвигатель Ш-2/Ф-2 .... А05 2-6
мощность в кет • • • •••>•• обороты в минуту 4.5 950
Габаритные размеры агрегата в рабо- чем положении в мм: длина 9 140 7625
ширина . . 6 590 2290
высота (с дымовой трубой) .... 9 310 7740
Общий вес комплекта в кг 29 330 9200
битумоплавильные, агрегаты, битумные цистерны
437
Рис. 3. Битумная цистерна с паровым обогревом:
цистерна; 2 — донные змеевики; 3 — змеевики в зоне отбора битума; 4 — фплътр
438
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БИТУМА
жания постоянной температуры
битума в цистерне, исходят
из коэффициента теплоотдачи
25 ккал/м2-ч °C.
При расчете количества
тепла, необходимого для разо-
грева застывшего в цистерне
битума, следует пользоваться
формулой, применяемой для
битумохранилищ.
Битумопроводы служат для
внутризаводского транспортиро-
вания битума и соединяют все
элементы битумного хозяйства
АБЗ или битумоплавильных баз.
По способу обогрева разли-
чают битумопроводы с наруж-
ным и внутренним обогревами,
а по виду нагревательного уст-
ройства — битумопроводы с па-
ровым, жидкостным и электри-
ческим подогревом.
На рис. 4 показано звено
битумопровода с внутренним
паровым обогревом и основные
размеры его элементов для
условных проходов Р/2, 2 и 3".
Длины паропровода и внут-
ренней трубы компенсатора вы-
бирают из условий расположе-
ния битумной коммуникации.
Внутренняя и наружная
трубы компенсационной системы
должны быть жестко закрепле-
ны на опорах. Допустимое дав-
ление жидкости в битумопро-
воде равно или меньше 6 ати.
Основные размеры элементов би-
тумопровода приведены в табл. 2.
При тепловом расчете теп-
лообменных аппаратов основ-
ными уравнениями являются.
Уравнение теплового ба-
ланса
Q = Gcm (tK — tH) ккал/ч,
где ст—средняя теплоемкость
нагреваемого продукта в данном
интервале температур; tH и tK—-
начальная и конечная темпера-
тура продукта в °C; G — коли-
чество нагреваемого продукта
в кг/ч.
Уравнение теплообмена
Q = K.FM ккал/ч,
БИТУМОПЛАВИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ, БИТУМНЫЕ ЦИСТЕРНЫ
439
где К — коэффициент теплопередачи в ккал/м2-ч°С; F — поверхность тепло-
обмена в м2; AZ — средняя разность температур или температурный напор.
Задачи теплообмена решаются по методикам, изложенным в курсах теп-
лопередачи. Для решения вопросов по конвективному теплообмену в табл. 3
приведены данные по физическим свой-
ствам битумов БН-2.
Нагрев битума паром получил
широкое распространение в конструк-
циях нагревательных элементов биту-
мохранилищ, битумных цистерн и т. д.
Расчет сводится к определению:
(состав-
расхода
греющих
2. Основные размеры элементов
битумопроводов
необходимого расхода тепла
лению теплового баланса);
греющего пара; поверхности
змеевиков.
Расход греющего пара
£> = -—кг/ч,
I Is
где Q — расход тепла на нагрев би-
тума в ккал/ч', i — теплосодержание
пара в ккал/кг (принимается по табл. 4);
ts — температура конденсата, практи-
чески равная температуре пара.
Поверхность греющих змеевиков
f==-TKF^
Мб — Мм
где = ---------дп----среднелогариф-
м
мическая разность температур.
Размеры
Условный
проход на-
ружной тру-
бы компен-
сатора . . .
Условный
проход па-
ропровода
Основные
размеры
изделия в
мм
я
я
ун
а
б
в
г
д
Условный про- ход внутренней трубы битумо-
провода Du в мм
(дюймах)
1
— сТ со"
' S со
7о(4) 80 (3) 100 (4)
20 20 25 (1)
70 78 86
76 85 106
92 102 122
170 170 170
200 200 200
740 740 740
Не
регламен-
тируется
3. Физические свойства битума БН-2
Темпера- тура t° С Удельный вес у в кг/м3 Теплоем- кость с в ккал/кг0 С Теплопровод- ность Z в ккал/м-ч °C Кинематиче- ская вязкость Г| в мА/сек Температу- ропровод- ность К а — су в м2/ч Плотность я 11 о» « Критерий Прандтля Рг = 3600 к
60 979 0,450 0,0975 0,0470 — 0,2050 2,22- 10—4 99,8
70 974 0,460 0,0970 0,0142 — 0,0333 2,16-10—4 99,3 —
80 969 0,468 0,0964 0,0039—0,0145 2,12- IO-4 98,8 66 200 — 246 000
90 964 0,476 0,0959 0.0017 — 0,0035 2,09- 10—4 98,3 29 250 — 60 250
100 959 0,484 0,0954 0,0009 — 0,0026 2,06-10 —4 97,8 15 730 — 45 450
ПО 954 0,492 0,0948 0,0003 — 0,0009 2,02-10 —4 97,2 5 330—16 000
120 949 0,500 0,0943 0,00027 — 0,0006 1,99-10 —4 96,7 4 880—10 870
130 943 0,508 0,0937 0,0001 — 0,0004 1,96-10 —4 96,1 1 840 — 7 360
140 938 0,516 0,0932 — 1,93-10—4 95,6 —
150 933 0,524 0,0926 0,0001 — 0,00016 1,90-10 —4 95,1 1 900 — 3 030
160 928 0,532 0,0921 — 1,87-10—4 94,6 —
170 923 0,540 0,0915 0,00008 1,84-10—4 94,0 1560
440
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БИТУМА
4. Характеристики насыщенного водяного пара
Давление р в кг/см2 я Ср ** Е» я s а О и >, ° Н н м Объем пара , V в кг/м2 Вес 1 м3 пара в кг ys Энтропия Содержание тепла в ккал/кг 6 К CQ я к ь -1 м о Е * с а § 1) я Н К «
жидко- сти S пара s' жидко- сти q пара i
1 99,1 1,727 0,579 0,3096 1,7607 99,1 636,0 539,9
1,2 104,2 1,457 0,6865 0,3235 1,7464 104,3 641,1 536,7
1,4 108,7 1,261 0,7931 0,3354 1,7343 108,9 642,8 533,9
1,6 112,7 1,113 0,997 0,898 0,3460 1,7238 112,9 644,3 531,4
1,8 116,3 1,003 0,3554 1,7146 116,6 645,7 529,1
2,0 119,6 0,903 1,107 1,618 0,3639 1,7063 119,9 646,9 527,0
3,0 132,9 0,618 0,3977 1,6745 133,4 651,6 518,1
4,0 142,9 0,4718 2,12 0,4227 1,6518 143,7 654,9 511,1 505,2
5,0 151,1 0,3825 2,614 0,4428 1,6341 152,2 657, 3
6,0 158,1 0,3222 3,104 0,4596 1,6195 159,4 659,3 499,9
7,0 164,2 0,2785 3,591 0,4642 1,6071 165,7 660,9 495,2
8,0 169,6 0,2454 4,075 0,487 1,5962 171,4 662,3 490,9
Для насыщенного пара и битума частные разности температур будут:
Д/§ = ts — tH — большая разность, где tH — начальная температура на-
грева битума; Д^ = ts — tK —• меньшая разность, где tK — конечная темпе-
ратура^ нагрева битума; К = -j---g----1---коэффициент теплопередачи при
ах % + а2
чистой поверхности теплообмена в ккал/м2 •« °C, где а,1 — коэффициент теплоот-
дачи от греющей рабочей среды (пара) к стенке в ккал/м?-ч °C; б — толщина
стенки трубы в м', 'Е — коэффициент теплопроводности материала стенки
в ккал/м-ч °C; а2 — коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой рабочей
среде в ккал1м2-ч °C.
Теплоотдача при конденсации пара внутри трубок изучена слабо и для
практических расчетов можно всегда принимать ах = 10 000 ккал/м2-ч °C. Это
тем более допустимо, что конечное значение общего коэффициента теплопере-
дачи К в основном зависит от величины меньшего коэффициента а2, который
во много раз меньше ах, и даже значительное изменение коэффициента ах мало
отразится на конечном значении К.
Термическое сопротивление металлической стенки невелико (в особенности
в теплообменных аппаратах малой интенсивности), поэтому без ущерба для точ-
ности расчета можно принимать -т- = 0, тогда
Л
К — —j—-—j— ккал/м2 -час °C.
ах + а2
Нагрев битума паром при помощи змеевиков имеет место при использовании
теплообменников погруженного типа, где теплоотдача от аппарата к нагреваемой
жидкости происходит в свободном потоке.
Для данного случая теплообмена коэффициент теплоотдачи определяется
из безразмерного критериального уравнения, предложенного проф. М. А. Михее-
вым
-т ad
где Nu = ----критерии
Л
Nu = Е (Сг Рг)«
Нуссельта, характеризующий условия теплообмена
и жидкостью; Сг = - рд^ — критерий Грасгофа,
на границе между стенкой
БИТУМОПЛАВИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ, БИТУМНЫЕ ЦИСТЕРНЫ
441
характеризующий гидродинамический режим свободного движения жидкости;
и
Рг = 360 су — критерий Прандтля, характеризующий физические свойства
Nu/.
жидкости; а — —------коэффициент теплоотдачи, соотвествующии искомому
а3 в ккал/м3-ч °C; d и I — характерные линейные размеры поверхности теплооб-
мена (диаметр, длина трубок); % — коэффициент теплопроводности нагреваемой
среды в ккал/м. • ч 'С; г] — коэффициент кинематической вязкости в м?[сек; |3 —
коэффициент объемного расширения в 1 град; с — теплоемкость в ккал/кг °C;
у — удельный вес в кг/м?.
Е и показатель степени п зависят от режима движения нагреваемого битума
и определяются числовым значением произведения (Сг, Рг) (табл. 5).
5. Значение показателей Е и п
Сг, Рг Е п Режим движения
10—3 —5-102 1,18 /. Ламинарный
5-Ю2— 2-10 7 0,54 Vi Локонообразный
2-107—10l3 0,135 >/з Вихревой
При выборе значения коэффициента объемного расширения [J можно поль-
зоваться соотношением
1/гра5,
где V— — м?/кг — удельный объем жидкости (битума), принимаемый при сред-
ней температуре Д& — приращение удельного объема в интервале тем-
ператур AT = tK — tH.
Определяющий геометрический размер принимается: для труб их диаметр d,
а для плит и плоских стенок высота Н.
В качестве температуры, входящей в критерий Сг, принимают среднюю
температуру пограничного слоя
/ __ ^ст
-----2----’
где tcm — температура стенки; t — температура среды (вне зоны, охваченной
процессом теплообмена).
Вычисленный по изложенной методике коэффициент К. следует уменьшить,
учитывая загрязнение поверхностей теплообмена.
К' = <рК,
где <р — для паровых змеевиков можно принимать равным 0,9—0,95.
Нагрев дымовыми газами применяется для достижения рабочих температур
битума около 160—180° С. Ниже приведен тепловой расчет битумоплавильного
агрегата непрерывного действия с жаровыми трубами, работающего по техноло-
гической схеме, принятой в конструкции плавильни Д-506.
Расчет сводится к определению: потребного расхода тепла для нагрева би-
тума с заданной производительностью; расхода топлива; поверхности нагрева
жаровых труб.
442
ОБОРУДОЁАНИЁ ДЛЯ БИТУМА
Исходные расчетные данные:
Производительность битумоплавильни по готовому битуму П в кг/ч. Темпе-
ратура сырого битума, поступающего в смесительную камеру tg0 в °C. Содержа-
ние воды в сыром битуме W в %. Рабочая температура битума в котле tgp в °C.
Температура битума на выходе из смесительной камеры tgc в °C. Температура
окружающего воздуха ta в °C.
В смесительную камеру подается сырой (обводненный) битум в количестве
Pq0 с влажностью а) % при температуре t5o
Р бо = П Рg0 кг/ч.
Готовый битум в количестве Рт подается в смесительную камеру при тем-
пературе tgp; смесь должна иметь температуру tgc.
Количество готового битума, поступающего в смеситель без тепловых потерь
определяется по уравнению
Ртсб (?бр ^бс) Нс б( ^бс бо} Н jQQ Рбо (г г )•
Откуда
Пс'б ^бс —1бо) + Рбо —
Рт = -------------7Г~,-------с--------- кг/ч,
Сб Щбр ?бс )
где сб — теплоемкость битума в интервале температур t6o — t6c в ккал/кг °C;
— теплоемкость битума в интервале температур tQc — t6 в ккал/кг °C; i —
теплосодержание пара при температуре tgc в ккал/кг’, i' — теплосодержание воды
при температуре tg0 в ккал/кг.
Принимая потери тепла при движении котел — смесительная камера —
испарительная камера — лоток — котел равными теплосодержанию битума К%
от Рт в интервале температур t6p— /бс, получаем действительное количество
битума, которое необходимо подать в смесительную камеру
Р'т =_L90Pm_ кг/ч.
т 100—К
Следовательно, в течение 1 ч в,котел поступит битум при температуре t$p
в количестве
Рп = Рт~Р Р
который должен быть нагрет до tgp.
Для составления теплового баланса плавильни следует иметь в виду,что
температура отходящих газов в плавильнях с жаровыми трубами находится
в пределах 300—350° С. Расчетные формулы, которыми следует пользоваться
при составлении теплового баланса, приведены ниже.
Тепловой баланс битумоплавильни подсчитывают в следующей последо-
вательности (в ккал/ч}
Приход тепла
от сжигания топлива.................... Q, = Q Р& т ккал/ч
с топливом....................... Q2 = cmtmGm
с воздухом............................. Q„ = av''c t (i ккал/ч
о о о /fl
итого приход тепла........... ккал/ч
БИТУМОПЛАВИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ, БИТУМНЫЕ ЦИСТЕРНЫ
443
Расход тепла
на нагрев битума в количестве Ро . . .
потери через стенки котла ......
потери с отходящими газами......
потери в топке .................
неточности расчета ...........
Тепловой к. п.’д. битумоплавильни
_____________________________ Q4
Q4 — Р0сб [(бр — (бс]
^5 аст^^ст ~~ *о)
^6 ~ &п. c^tn
= Qnam
= 2 <31-3 — 2 ^4-7
Из уравнения теплообмена определится необходимая поверхность жаровых
труб
F = ^4~5
КМ '
При производительности битумоплавильни П кг/ч количество битума, по-
ступившего в котел при температуре tgc, по данным расчета и испытаний, равно
Ро га 4 П кг/ч или, имея рабочую емкость котла Vp = (2-н 3) П, произойдет
обмен жидкости в котле, равный Ро = (1,5<- 2) Vp за 1 ч.
Таким образом, имеем случай теплопередачи с непрерывным процессом при
изменяющихся температурах по поверхности нагрева и постоянных во времени.
Для данного случая средняя разность температур будет
где АД = tSH — tgc — начальная разность температур; А Д = tSK — /бр — ко-
нечная разность температур; tsh — начальная температура дымовых газов при
входе в жаровые трубы котла; tSK — конечная температура дымовых газов при
выходе из жаровых труб.
Коэффициент теплопередачи
К = —:-----1-----га ккал/м2 -ч°С,
<Д X а2
где ах = а' + а2 — коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке жаро-
вых труб в ккал/м2• ч °C; а' = 23,7L 0,05 -d 0,16 (аур)0,79 ккал/лР-чЛС. — коэффи-
циент конвективной теплоотдачи от газов к стенке труб; L — длина труб в м
(табл. 6); d — диаметр трубы в м (табл. 7); w — скорость протекания газа
6. Значения £—0,05
1 L в м 7 L в м 1 1 L в м о о* 1 <1 и "L
0,5 1,04 3 0,95 7 0,91 15 0,87
0,75 1,02 4 0,94 8 0,90 20 0,86
1 1,00 5 0,93 9 0,90 50 0,823
2 0,96 6 0,92 10 0,89 100 0,795
7. Значения d
d в м 91'0-Р ; d В М эГо—р
0,045 1,64 0,10 1,45
0,050 1,62 0,125 1,40
0,055 1,59 0,15 1,35
0,060 1,57 0,2 1,29
0,0625 1,56 0,4 1,16
0,075 1,50 0,5 1,12
444
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛД БИТУМА
в трубе м/сек (табл. 8); р — давление газа в ата; & = (СрУ)0,79 — коэффи-
циент, зависящий от температуры газа (табл. 9).
8. Значения (шр)^’7^
wp (гур)0,79 wp wp (t£>p)^>7^ wp (tiyp)0’7^
0,1 0,12 0,5 0,578 1,8 1,59 9 5,67
0,12 0,187 0,6 0,668 2,0 1,73 10 6,17
0,14 0,216 0,7 0,754 2,5 2,06 12 7,12
0,16 0,246 0,8 0,838 3,0 2,38 14 8,04
0,18 0,258 0,9 0,920 4,0 2,99 16 8,94
0,20 0,280 1,0 1,00 5 3,57 18 9,81
0,25 0,335 1,2 1,15 6 4,12 20 10,7
0,30 0,386 1,4 1,31 7 4,64 25 12,7
0,40 0,485 1,6 1,45 8 5,17 — —
9. Значения b — ?А21 (СрУ)®’?® для воздуха
(допустимо использовать для азота, кислорода и дымовых газов)
Темпера- тура в °C Температура в °C
0 20 40 60 80
0 0,170 0,163 0,157 0,152 0,147
100 0,142 0,137 0,133 0,130 0,127
200 0,124 0,121 0,118 0,115 0,113
300 0,111 0,109 0,107 0,105 0,103
400 0,101 0,099 0,097 0,095 0,094
500 0,093 0,092 0,091 0,090 0,089
600 0,088 0,087 0,086 0,085 0,084
700 0.083 0,082 0,082 0,081 0,081
800 0,080 0,080 0,080 0,079 0,079
900 0,078 0,078 0,077 0,077 0,076
1000 0,076 — — — —
Определяющей температурой для расчета значений w и b будет средняя
температура газа в пространстве теплообмена
г/ _______ ^гн “Ь 1&к ор.
/г. ср —--------g
(J* \ 4 / Т* \4 1
Т^) — \Тбб) А? кшл!>м2'4 °C — коэффициент прямой отдачи
за счет излучения тепла газом (Т — абсолютная температура в °К); —
= —--------!-j----— ккал/м^-ч °C — коэффициент взаимного излучения газов
4,96е ' + ~с2 4Д6
и стенки жаровой трубы; 8=8,4-62 — суммарный коэффициент поглощения,
который зависит от константы поглощения, толщины слоя газа и парциального
давления е = f (kjpcp).
Зная толщину слоя газа х (равна диаметру трубы в свету в .и) и парциальные
давления pRO и рНгО, по произведениям рКОг% и Рн2ох из табл. 10 и И
Можно найти значения е, и еа при определяющей температуре ?
БИТУМОПЛАВИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ, БИТУМНЫЕ ЦИСТЕРНЫ
445
10. Коэффициент поглощения Si-100 для слоев трехатомных дымовых газов при различных’
Температура в °C 1600 0,374 1 0,967 1,58 2,99 4,30 6,30
1400 ; 0,444 1,13 1,88 3,55 5,08 6,46
1200 I I 0,528 1,33 2,26 4,17 5,95 7,53
0001 0,633 1,59 2,65 4,95 7,03 8,87
006 0,702 1 1,74 2,92 5,45 7,72 9,68
008 । I 0,77 1 1,94 3,20 5,95 8,39 10,54
i 700 1 I 0,852 1 2,16 3,53 6,53 9,18 11,31
009 0,944 2,43 3,91 7,20 10,05 12,46
ООО 1,06 2,74 4,39 8,03 11,18 13,77
300 400 1,48 1,25 3,62 3,17 6,16 5,09 11,14 9,41 15,24 22,99 18,52 15,87
200 1,93 5,04 I 8,46 1 14,50 20,14 23,73
н О Е О. 0,002 0,006 0,01 0,02 0,03 0,04
446
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БИТУМА
VRO О
где Рког= ' у 2—парциальное давление трехатомных газов; рНзо = —_2--
г /°к \4 3
__парциальное давление паров воды. с2 = 4,71 ккал/м^-ч I ) — коэффициент
излучения железных стенок; 7\ = 273+ —температура газов в пространстве
теплообмена; Т2 = 273 + tcm — температура стенок жаровых труб, где tcm
(=4 tg.cp — 8—толщина стенки трубы в м; X = 50 — теплопроводность
стали в ккал/м-ч °C.
В битумоплавильне, работающей по схеме Д-506, теплоотдача от жаровых
труб к битуму происходит в свободном потоке, поэтому коэффициент а2 опреде-
ляется из безразмерного критериального уравнения, предложенного М. А. Ми-
хеевым, по методике, изложенной выше.
НАСОСЫ
Рис. 5. Битумный шестерен-
чатый насос с внешним зацеп-
лением
/ — заглушка; 2 — крышка на-
соса; 3 — верхний патрубок;
4 — корпус насоса; 5 — отвер-
стие для подвода пара в паро-
вую рубашку; 6 — выпускное
отверстие
Битумные насосы применяются для перекачивания и дозирования битума
и используются на асфальтосмесительных установках, в битумохраиилищах,
в битумоплавильнях, на автогудронаторах, дорожных фрезах, грунтосмеситель-
ных машинах и на других машинах и установ-
ках.
Применяются шестеренчатые насосы с внеш-
ним и внутренним зацеплением, ротационно-
плунжерные и поршневые насосы.
По назначению битумные насосы подразде-
ляют на перекачивающие и дозирующие. Про-
изводительность перекачивающих насосов по-
стоянна при постоянном числе оборотов веду-
щего вала, производительность дозирующих
насосов можно регулировать в широких пре-
делах.
Основным наиболее распространенным ти-
пом битумных насосов являются шестеренчатые
насосы с внешним зацеплением (рис. 5). Одна
из шестерен является ведущей и получает вра-
щение от приводного двигателя через трансмис-
сию. Шестерни помещены в закрытый корпус.
Зазор между шестернями и корпусом по окруж-
ности и торцам должен быть минимальным.
Битум по всасывающему каналу поступает
в корпус насоса, заполняет впадины вышедших
из зацепления зубьев шестерен во всасывающей
полости и увлекается в нагнетательную полость,
ге, вытесняя битум через нагнетательный канал
в битумопровод. Шестерни обычно выполняются с одинаковым числом зубьев.
Регулирование производительности дозирующих насосов осуществляется
перемещением ведомой шестерни в осевом направлении; при этом изменяются
ширина контакта зубьев и рабочий объем насоса.
Битумные насосы должны соответствовать следующим требованиям:
1) насосы, предназначенные для работы с битумами, имеющими высокую
температуру плавления, должны быть оснащены обогревательным устройством;
2) детали насоса должны обладать необходимой прочностью и износостой-
костью;
3) конструкция насоса должна обеспечивать его компактность, что особенно
важно для насосов, предназначенных к установке на передвижных агрегатах,
р также удобство монтажа и обслуживания.
где зубья входят в
НАСОСЫ
44?
Для удовлетворения этих требований и обеспечения длительной и стабиль-
ной работы насоса при расчете зубчатого зацепления следует руководствоваться
следующими соображениями:
а) число зубьев шестерен должно быть возможно малым. Благодаря этому
сокращаются вес и габаритные размеры насоса при заданной производительности;
б) во избежание подреза зубьев и для обеспечения прочности шестерен с ма-
лым числом зубьев необходимо применять корригированные шестерни;
в) во избежани.е кавитации и сопровождающего ее прогрессивного износа
зубьев окружная скорость не должна превышать допустимых значений (завися-
щих от вязкости битума). На рис. 6 представлен график зависимости допускаемой
окружной скорости верхушек зубьев от вязкости перекачиваемой жидкости;
г) для облегчения выте-
кания битума из впадин при
зацеплении зубьев необхо-
димо обеспечить значитель-
ный (0,1m—0,125 m) боко-
вой зазор между зубьями;
д) уменьшение вредного
влияния запирания битума
в зоне зацепления дости-
гается при малых значениях
коэффициента перекрытия.
Однако коэффициент пере-
крытия должен быть обяза-
тельно больше единицы, так
как в противном случае будут
иметь место кромочное за-
цепление и ненормальный
Рис. 6. График зависимости допускаемой окружной
скорости верхушек зубьев от вязкости перекачиваемой
жидкости
износ зубьев;
е) для обеспечения надежного уплотнения в зоне контакта головок зубьев
с цилиндрическими поверхностями корпуса «ленточка» на верхушке зуба должна
иметь достаточную ширину.
Ниже приводится рекомендуемая последовательность расчета шестерен-
чатого насоса с внешним зацеплением.
1. При проектировании насоса, производительность которого задана, выби-
рают число зубьев и число оборотов шестерен (ориентировочно).
2. Задается отношение ширины шестерен к модулю Кв- Для насосов реко-
мендуют принимать Кв = 8н- 12.
3. Определяют модуль зацепления исходя из приближенной формулы для
теоретической производительности насоса
Qm = IDmBn-10 8 л/мин,
где О — диаметр начальной окружности в мм; т — модуль шестерен в лш;
В — ширина шестерен в мм; п — число оборотов шестерен в минуту.
Расчетная производительность
Q QmVodt
где Г|об — объемный к. п. д. насоса.
Учитывая тяжелые условия работы шестерен в среде загрязненного битума
и трудность обеспечения надежного уплотнения, значение Ноб не следует прини-
мать выше 0,75—0,8.
Из приближенной формулы для производительности определяется модуль
3/ Q- 10е
т = 1/ —---------- мм.
Г 7гКвпг\об
448
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛД БИТУМА
12. Геометрический расчет шестерен
Определяемая величина Расчетная формула Допустимое значение величины
Коэффициент смещения инструмента 5 = 0,02 (30 — 2)
Боковой зазор AZ = 0,125-т
Угол зацепления .... inv а = inv а0 4- 2 tg а0 — 4-
4 2mz cos а0
Вычислив inv а находим значе- ние угла зацепления по таблицам эвольвентной функции —
Межцентровое расстоя- ние Коэффициент разрыва между начальными окруж- костями . COS do А — mz в мм cos а /cos а„ \
" 1 coss )
Коэффициент уменьше- ния высоты зуба — урав- нительное смещение . . . ^Ур ~ — Если величина £^р
Наружный диаметр ше- стереи Ое = т(г4-2и„ + 2£—2£ ) в мм окажется отрица- тельной, то следует в дальнейшем при- нимать == 0
Радиус окружности го- ловок Re = в мм
Высота зуба h ~ т (2ки 4- ис — Вдо) в мм 5
Диаметр окружности впадин В- = D£ — 2h в мм
Радиус основной окруж- ности тг г0 = —-— cos а0
Шаг по основной окруж- иости tQ — пт cos а0
Коэффициент перекры- тия . . 2 У «2 - г2 - A sin а
*0 Emin -А 1
Угол давления на кром- ке зуба Г mz 1 а. = arccos —-— cos а0 L De J
Толщина зуба на окруж- ности головок — проверка на «заострение» cos а0 Г л , = |v + 2^a°~ So = 0,2m-j-0,5 emin
— z (inv ag — inv ae)| в мм
Максимальный коэффи- циент скольжения .... _2 (tg ae — tg a) 2 tg a - tg ae Zmax = 6
Максимальный геометри- ческий коэффициент удель- иого давления A 4tg a ^max = 2
(2 tg a — tg ae) z tg ae cos a0
НА СОСЫ
449
Полученная величина модуля округляется до ближайшего стандартного
значения.
4. Производят геометрический расчет зацепления.
Исходные данные по инструменту: угол профиля исходного контура а0 =
== 20°; высотный коэффициент зуба инструмента v,u = 1; коэффициент радиуса
закругления верхушечной части и основания зуба инструмента = 0,25.
Исходные данные по шестерням: число зубьев г; модуль т в мм.
Порядок расчета размеров шестерен и коэф-
фициентов, характеризующих качество пере-
дачи, представлен в табл. 12.
Расчет зацепления рекомендуют выполнить
для нескольких принятых исходных данных,
после чего выбрать оптимальный вариант.
В табл. 13 приведены результаты расчета
зубчатых* зацеплений с числом зубьев 8, 10
и 12. Расчеты выполнялись для т = 1.
5. Определяют скорость вращения насоса.
После определения размеров шестерен сле-
дует уточнить величину теоретической произво-
дительности за 1 оборот шестерен qlm. Наиболее
точным методом определения qlm является гра-
фический (рис. 7)
Рис. 7. Графический метод опре-
деления «защемленной» зоны
(заштрихованная часть)
qrm = 2 f Fen------Fa \ Bz • 10’3 л/сб,
где Fen — площадь впадины зуба в см2; Fa — площадь «защемленной» зоны
в период одновременной работы двух пар зубьев в см2; В — ширина зуба в см.
Величины Fen и Fa определяют планиметрированием после точного построе-
ния (способами, изложенными в курсах теории механизмов и машин) сопряженных
профилей зубьев.
Теоретическая производительность насоса qlm за один оборот шестерен для
корригированных зацеплений 8 X 8 и 12 X 12 при т = 1 и В = 10 мм состав-
ляет соответственно 0,57-10~3 и 0,82-10~3.
13. Расчет зубчатых зацеплений с числом зубьев 8, 10 и 12
Z Число зубьев
8 10 12
0,44 0,40 0,36
а° 31°32'09" 29°27'34" 27°51'02"
А в мм 8,8205 10,7920 12,7537
De в мм 10,761 12,783 14,720
fl в мм 2,1905 2,2416 2,2500
в мм 3,1900 4,1500 5,1100
е 1,047 1,138 1,188
Se в мм 0,2632 0,3048 0,4075
Z 4,05 3,44 2,86
в 1,57 1,26 1,03
29 Бородачев и др. 304
450
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛ}1 БИТУМА
С достаточной степенью точности величина qlm может быть определена по
формуле
qlm = Snroftg2^ — tg2a — -^-fe2 — 2е -г В-10~3 л/об.
L \ о / J
Обозначения этих величин указаны выше (значения В и г0 — в см).
Число оборотов
Q
п =------- об!мин.
Окружная скорость шестерен
nDen
60-1000
м/сек.
Величина v должна быть меньше, чем предельное значение по графику, пред-
ставленному на рис. 6.
6. Определяют мощность, необходимую для привода насоса.
Потери мощности в шестеренчатых насосах складываются из потерь на пре-
одоление механических сопротивлений с учетом объемных потерь (утечки).
Механический к. п. д. принимается = 0,75-ь 0,85.
Мощность, потребляемая насосом,
612WTU« ’
где Q — расчетная производительность в л/ми.н\ р — расчетное давление
в кГ/см*.
При определении мощности двигателя следует учесть к. п. д. трансмиссии.
Ниже приведены рекомендации по конструированию деталей битумного
шестеренчатого насоса.
1. Шестерни насоса изготовляют из стали 45 с закалкой и высоким отпуском.
Твердость после термообработки НВ = 200-ь 250. Расчетная нагрузка, изги-
бающая зуб,
Рш = 0,1 §рВт кГ.
Напряжения в теле зуба определяют по формулам, приводимым в курсах
деталей машин. Радиальный зазор между шестернями и корпусом s > 0,0015£>г,
что соответствует ходовой посадке 3-го класса точности.
2. Валы насоса изготовляют из стали 45-ь 50. Поверхностная твердость
после термообработки HRC 50-ь 54.
Диаметр валов должен быть принят по возможности малым для того, чтобы
получить достаточную ширину кольцевой перемычки между окружностью впадин
зубьев и расточкой под подшипник. Эта перемычка обеспечивает уплотнение
по торцам шестерен и ее уменьшение снижает объемный к. п. д. иасоса. Мини-
мально допустимый диаметр вала определяется из расчета его на жесткость.
Наибольший прогиб /тах < 0,015-ь 0,025 мм.
Сила, изгибающая вал ведомой шестерни,
Р = 0,85pBDe кГ,
где р — давление в кГ/см*-, В и De — в см.
По величине опорной реакции от этого усилия подбирают подшипники,
которые являются самыми нагруженными деталями насоса. Выбирая подшипник
по каталогу, необходимо учитывать температурный коэффициент при t— 100-ь
200° С Кт = 1,15.
Значение динамического коэффициента принимается Кг,- 1+1,2.
3. Корпусы и крышки изготовляют литьем из чугуна СЧ 32-52 и СЧ 21-40.
АВТОБИТУМОВОЗЫ
451
Площадь всасывающего канала корпуса должна обеспечивать протекание
битума со скоростью, не превышающей 1—1,5 м/сек.
В настоящее время отечественная промышленность выпускает серийно
несколько моделей шестеренчатых насосов, основные параметры которых пред-
ставлены в табл. 14.
14. Параметры шестеренчатых насосов
Параметры Мар ка насоса
Д-171 Д-251 и Д-536 Д-379 передвижной
Производительность максимальная в л/мин ............... 400 1550 800 — 900
Рабочее давление в кг/см2 . ... . 6 —. 4
. Число оборотов наибольшее в минуту 300 520 300
Потребляемая мощность в л. с. ... Диаметр всасывающего патрубка в 6 — 12,5
дюймах 3 4 3
Модуль шестерен в мм ....... 20 16 16
Число зубьев 6 8 8
Ширина шестерен в мм ...... 120 240 240
Вес насоса в кг . ......... 98 130 172
В настоящее время ВНИИСтройдормаш разрабатывает ряд дозирующих и
перекачивающих шестеренчатых насосов производительностью от 50 до 500 л/мин.
АВТОБИТУМОВОЗЫ ’
Автобитумовозы являются транспортным средством для перевозки битума,
эмульсий и других жидких вяжущих материалов, применяемых при строитель-
стве автомобильных дорог. Они транспортируют вяжущие материалы на расстоя-
ние до 300 км на линейные асфальтобетонные заводы, битумоплавильные базы,
а также для непосредственного розлива вяжущего (при работе в паре с прицепными
распределителями) и для подачи битума в машины для приготовления смесей
на дороге.
Битумовоз должен отвечать следующим требованиям: рентабельно транс-
портировать битуминозные материалы к месту производства работ, сохраняя их
температуру при перевозке; его конструкция должна обеспечивать возможность
подогрева материала в цистерне до рабочей и возможность перекачивания битума
и забор его из битумоплавильни и битумохранилищ.
Автобитумовоз состоит из тягача: цистерны для вяжущего материала, си-
стемы подогрева, насоса и контрольно-измерительной аппаратуры. Цистерна
автобитумовоза термоизолируется стекловатой. Снаружи изоляция защищена
металлической облицовкой.
Система подогрева состоит из топливного бака, двух стационарных горелок,
топливопроводов и жаровых труб, вваренных в заднюю торцовую стенку цистерны.
Для наполнения и опорожнения цистерны, осуществления циркуляции и
перекачки жидкости, минуя цистерну, на битумовозе устанавливают битумный
шестеренчатый насос с приводом от отдельного двигателя или от двигателя тягача
через коробку отбора мощности и карданный вал. Битумовоз оснащают термо-
метром (на цистерне), манометром (на топливном баке) и указателем уровня.
Указатель уровня предназначен для определения количества вяжущего материала,
находящегося в цистерне и монтируется на заднем днище внутри цистерны.
в табл. 15 приведена характеристика автобитумовозов, выпускаемых отече-
ственной промышленностью.
29*
452
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛД БИТУМА
15. Характеристика битумовозов
Параметры Д-546 Д-351
Тип машины Емкость цистерны вл Насос: производительность в л/мин . . . . число оборотов в минуту Скорость движения в км/ч Система подогрева битума; способ подогрева род топлива расход топлива в кг емкость топливного бака вл... База в мм ............. Дорожный просвет в мм ...... Габаритные размеры в мм: длина ширина высота Общий вес в кг: без груза с полной нагрузкой Полуприцеп— цистерна безрамной конструкции с тягачом ЗИЛ —ММЗ-164АН 7 000 Шесте р 500 370 25 — 40 Стационарны Кер 15 20 7 000 265 9 750 2 320 2 850 7 580 14 580 Полуприцеп— цистерна рамной конструкции с тягачом КРАЗ-221 15 000 енчатыЙ 20 — 40 ми горелками осии 15 45 9 780 280 14 200 2 638 3 250 19 820 35 220
АВТОГУДРОНАТОРЫ
Автогудронаторы служат для равномерного распределения битумов и дег-
тей по обрабатываемой полосе дорожного покрытия и представляют собой авто-
цистерну, обрудованную системой механического распределения битума.
Автогудронаторы применяют на пропитке, поверхностной обработке, обеспы-
ливании и приготовлении битумоминеральных смесей методом перемешивания.
Поверхностная обработка существующих или сооружаемых покрытий про-
изводится для создания защитного слоя толщиной до 2,5 см. Процесс поверх-
ностной обработки заключается в розливе по полотну дороги органического вя-
жущего материала в количестве 0,75—2,5 л/м2, последующей присыпке обра-
батываемой полосы мелким каменным материалом и укатке катками весом 5—6 т.
Пропитка производится при строительстве или капитальном ремонте щебе-
ночных и гравийных покрытий для укрепления основного слоя дороги. Разли-
чают двойную и тройную пропитку, т. е. обработку за два или три розлива.
При первом розливе осуществляется глубокая пропитка щебеночного слоя соору-
жаемого покрытия, при которой автогудронатор движется по прикатанному
слою крупного щебня, распределяя вяжущий материал в количестве до 5—
7 л/м2. После этого полоса розлива покрывается мелким размером 15—25 мм
щебнем (клинцом) и укатывается тяжелыми катками. Второй розлив в количе-
стве до 2—3 л/м2 осуществляется по слою клинца. После второго розлива на
обрабатываемую полосу насыпается более мелкий каменный материал размером
0—15 мм.
Сооружение покрытия методом смещения на дороге принципиально отли-
чается от метода пропитки тем, что при этом способе строительства каменный
материал (щебень, гравий) или грунт принудительно перемешивается с органи-
ческим вяжущим материалом. Перемешивание осуществляется грейдерами,
автогрейдерами или специальными машинами. В первом случае автогудронатор
распределяет вяжущие по рыхлому слою основных материалов покрытия.
АВТОГУДРОНА ТОРЫ
453
из холодного асфальтооетона. при подгрунтовке
д ь 5 2 1 6
Рис. 8. Цистерна автогудронатора:
1 — обечайка цистерны; 2 — перегородка; 3 — жа-
ровые трубы; 4 — смотровой люк (горловина);
5 — фильтр; 6 — теплоизоляционный слой; 7—ука-
затель уровня; 8 — переливная труба; 9 — запор-
ный клапан
Обеспыливание при помощи органических вяжущих применяют на дорогах
с щебеночным или гравийным покрытием. Обеспыливание уменьшает износ по-
крытия и улучшает видимость при движении по дороге. При обеспыливании очи-
щают поверхность покрытия от пыли и грязи, после чего разливают гудронато-
ром 0,8—1,5 л/м2, жидкого битума или дегтя и засыпают высевками. В результате
такой обработки осуществляется только временное обеспыливание дороги. По-
этому через определенные срокщ зависящие от погоды и интенсивности движения
на дороге, обработку покрытия повторяют.
Гудронаторы применяют также для выполнения подгрунтовки при устрой-
стве верхнего слоя покрытия ' ' ”
по поверхности покрытия
разливают битум (около
0,5 л/м1}, а затем на полосе
розлива распределяют хо-
лодный асфальт, который
впоследствии уплотняется
катками и при движении
автомобилей.
По ходовой части авто-
гудронаторы подразделяют на
самоходные (на шасси авто-
мобиля), прицепные (смонти-
рованные на автомобильном
прицепе) и полуприцепные
(к автомобильному тягачу).
В зависимости от емкости
цистерны автогудронаторы
разделяют на малой 1000—
1500 л, средней 3000—3500 л
и большой емкости 5000 л
и более. Привод насоса
может осуществляться от специального двигателя или от двигателя автомобиля.
Кроме распределения вяжущего материала по обрабатываемой полосе авто-
гудронаторы, обеспечивают: возможность набора материала из битумоплавильни;
перевозку материала с битумоплавильни к месту розлива; сохранение темпера-
туры залитого вяжущего материала и возможность его подогрева.
В соответствии с этим в состав основного оборудования всех современных
автогудронаторов входят: теплоизолированная цистерна для вяжущего мате-
риала; система подогрева; битумопроводы с гарнитурой (кранами) и насос; рас-
пределительные трубы с разбрызгивающими соплами; система управления кра-
нами и распределительными трубами; гибкие металлорукава.
Цистерна. Емкость цистерны автогудронаторов выбирают в зависимости
от грузоподъемности шасси грузового автомобиля или прицепа, на котором мон-
тируется данный гудронатор.
Для уменьшения общей высоты машины и увеличения ее поперечной устой-
чивости цистерне придают овальную форму (рис. 8). Внутри нее устанавливают
перегородки для уменьшения ударов жидкости о торцовые стенки цистерны при
переменной скорости движения машины. Обечайку цистерны, ее торцовые стенки
и перегородки изготовляют из листовой стали.
В заднюю торцовую стенку цистерны вваривают расположенные внутри
цистерны жаровые трубы системы подогрева, изогнутые в виде буквы 77.
Для заполнения цистерны, а также для ее осмотра, служит заливная гор-
ловина, которая находится в верхней части. Горловина закрывается откидной
крышкой с винтовым затвором. Внутри цилиндрической части горловины прива-
рено кольцо, на которое опирается сетчатый фильтр, предохраняющий от попада-
ния в цистерну механических примесей при ее наполнении.
454
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БИТУМА
Температура вяжущего материала в цистерне автогудронатора может
снижаться не более чем на 2° С в час.
Для сохранения необходимой температуры в течение длительного времени
цистерну теплоизолируют слоем стеклянной ваты, заключенной в кожух из листо-
вого железа.
Для замера температуры вяжущего материала имеется ртутный термометр
со шкалой до 200° С, установленный в специальной трубке, в обечайке цистерны.
Для лучшей передачи тепла к термометру трубку заполняют маслом или метал-
лическими опилками.
Для наблюдения за уровнем вяжущего материала при его загрузке и розливе
цистерна оборудована поплавковым указателем, шкала которого располагается
у рабочего места водителя.
В нижней части цистерны имеется переливная труба, которая доходит до
верхней ее части. При наполнении цистерны с плотно закрытым люком перелив-
ная труба обеспечивает с помощью насоса выход воздуха из цистерны. Если
цистерна переполнена, то вяжущий материал начинает вытекать через трубу.
В этом случае необходимо прекратить работу насоса.
Вяжущий материал во время подогрева увеличивается в объеме, поэтому
цистерна во избежание повышения в ней давления должна быть соединена с атмо-
сферой. Это осуществляется также С помощью переливной трубы.
Система подогрева. Розлив органических вяжущих материалов в большин-
стве случаев осуществляется в горячем состоянии. В условиях нормальной экс-
Рис. 9. Схема системы подогрева:
1 — керосиновый фильтр; 2 — стационарные горелки; 3 — жа-
ровые трубы; 4 — переносная горелка; 5 — ресивер тормозной
системы действия; 6 — воздухопровод; 7 — топливный бак;
8 — фильтр наливной горловины; 9 — топливопровод
плуатации при дальности транспортировки материала не свыше 25 км тепловая
изоляция достаточно надежно предохраняет материал от остывания. Однако
в некоторых случаях (например, на ремонтных работах) промежуток времени
между наполнением цистерны и окончанием розлива может быть большим. Кроме
того, возможны случаи задержки машины в пути или заполнения цистерны недо-
статочно нагретым материалом. Для этого цистерны автогудронаторов, как пра-
вило, оборудуются системой подогрева (рис. 9).
В качестве топлива для подогрева в отечественных автогудронаторах обычно
применяется керосин.
Жаровые трубы, имеющие форму петли, приварены концами к задней тор-
цовой стенке цистерны. В средней своей части они проходят через отверстия в по-
перечной перегородке цистерны, которая одновременно служит для них опорой.
Жаровые трубы жестко укреплены только в задней стенке цистерны, что допу-
АВТОГУДРОНАТОРЫ
455
скает их температурное удлинение при нагреве. Горячие газы от горелок посту-
пают в жаровые трубы у задней стенки цистерны и возвращаются вновь к задней
стенке, после чего направляются через дымовую коробку в атмосферу.
Горелки. В современных отечественных автогудронаторах применяются го-
релки испарительного действия, в которых топливо не распиливается при помощи
пара высокого давления или сжатого воздуха, а испаряется в специальном змее-
вике (рис. 10). Испарившееся в нагретом до 350—450 С змеевике топливо (керо-
син) выходит из отверстия сопла в виде паров.
В начале работы змеевик предварительно нагревается пламенем, а в даль-
1ейшем подогрев его происходит уже от пламени самой горелки.
Рис. 10. Схема горелки испарительного действия
Для изменения пламени каждая горелка оборудована регулировочным вен-
тилем, который одновременно служит и для полного перекрытия подачи топлива.
Подача топлива к горелкам обеспечивается давлением сжатого воздуха, нагне-
таемого в топливный бак. Воздух можно нагнетать при помощи ручного воз-
душного насоса. В выпускаемых в настоящее время автогудронаторах топливный
бак системы подогрева соединен с тормозной системой автомобиля и оборудован
манометром и предохранительным клапаном.
Битумопроводы, краны, битумный насос. Заполнение цистерны вяжущим
материалом, циркуляция его и розлив осуществляются при помощи насоса.
Кроме того, битумный насос может быть использован для перекачивания вяжу-
щего материала из одной емкости в Другую, минуя цистерну.
Наполнение цистерны насосом и перекачивание вяжущего из одной емкости
в другую производится через приемный трубопровод (рис. 11). При наполнении
и перекачивании крышка трубы приемника снимается и на ее место устанавливают
конец приемного рукава.
На автогудронаторах обычно устанавливаются шестеренчатые битумные
насосы с внешним зацеплением; их привод осуществляется специальным двига-
телем или двигателем автомобиля через коробку отбора мощности и кардан-
Насос гудронатора соединен при помощи системы трубопроводов и кранов
с цистерной и с распределительными трубами. В разных моделях система трубо-
456
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БИТУМА
проводов устроена различно, однако во всех случаях она должна обеспечивать
выполнение всех указанных выше операций.
При розливе требуется соблюдение следующих требований: равномерное
распределение вяжущего материала на заданную ширину и строгое соблюдение
норм розлива (в л/м2) на всем протяжении обрабатываемой полосы.
Для выполнения первого условия автогудронаторы снабжаются комплектом
сменных распределительных труб, которые позволяют осуществлять розлив на
2—7 м в соответствии с необходимой шириной обработки.
Выполнение второго условия обеспечивается изменением числа оборотов
насоса и скорости передвижения автогудронатора.
Давление в нагнетательной полости насоса зависит от сопротивления проте-
канию жидкости во всей системе (трубопроводы, краны, распределительные
Рис. 11. Приемный трубопровод:
/ — труба приемника; 2 — крышка; 3 — фильтр
трубы и сопла). Чем больше ширина розлива, тем меньше сопротивление (больше
сумма сечения щелей сопел) и наоборот. При увеличении давления количество
жидкости, перекачиваемой насосом за один оборот, незначительно уменьшается
вследствие увеличения утечек через зазоры между корпусом насоса и шестернями.
При уменьшении давления происходит обратное явление.
Количество материала, разливаемого на 1 м2 покрытия,
q = 0,6 л/м2,
Bv
где П — производительность насоса в л/мин-, В — ширина розлива в м; v —
скорость передвижения машины в км/ч.
Для обеспечения резкого прекращения розлива и создания ровного стыка
для последующей обработки в конструкции автогудронатора должны быть преду-
смотрены отсос остатков вяжущего материала из распределительных труб и по-
~ ворот распределителей соплами вверх. Поворот распределителей соплами вверх
предупреждает также закупорку сопел застывшим вяжущим материалом.
Во время работы сопла должны устанавливаться на высоте 200—250 мм
над обрабатываемой поверхностью. В транспортном положении для увеличения
угла съезда следует поднять распределители с повернутыми соплами значительно
выше; это осуществляется механизмом подъема и опускания распределительных
труб.
При розливе необходимо выдержать правильный продольный стык обрабаты-
ваемых полос и совпадение границы розлива с кромкой обрабатываемого по-
крытия.
Распределительные системы отечественных автогудронаторов обеспечивают
выполнение перечисленных операций вследствие наличия шаровых соединений
(рис. 12). Шаровые соединения позволяют передвигать распределители в попереч-
ном направлении, а также поднимать их и опускать.
АВТОГУДРОНА ТОРЫ
457
Средний (постоянный) распределитель крепится к фланцам державок конус-
ных шарниров, соединяя правый и левый шарниры (рис. 13). Труба распре-
делителя имеет внутри глухую перегородку, делящую ее на две равные части.
6)
6)
Рис. 13. Распределители:
а средний^ распределитель; б — промежуточный распределитель;
в концевой распределитель; 1 — труба; 2 — фланцы крепления
к державкам; 3 — перегородка; 4 — планка с резьбовыми отверстиями;
5 — сопло; 6 — заглушка
Это обеспечивает возможность осуществлять розлив только правой или только
левой частью распределителей. К трубе приварена планка с резьбовыми отвер-
стиями, в которые ввертываются сопла. На концах трубы приварены фланцы,
закрытые крышками.
458
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БИТУМА
Когда нужно осуществлять розлив на ширину, превышающую длину сред-
него распределителя, крышки снимают и к фланцам крепят промежуточные
или концевые распределители. На отечественных автогудронаторах длина сред-
него распределителя составляет 2 м, имеются также четыре промежуточных
распределителя длиной 1.м и два концевых длиной 0,5 м.
Рис. 14. Автогудронатор Д-251А:
1 — цистерна; 2 — теплоизоляция; 3 — сетчатый фильтр; 4 — заливная горловина;
5 — указатель уровня; 6 — запорный клапан; 7 — большой кран; 8 — рычаги управле-
ния малыми кранами; 9 — рычаги управления распределителями; 10 — рычаг управле-
ния большим краном; 11 — шаровые соединения; 12 — малые краны; 13 — трубопровод
циркуляции; 14 — трубопровод розлива; 15 — насос; 16 — переливная труба; 17 —
карданный вал привода насоса; 18 — коробка отбора мощности; 19 — приемный трубо-
провод; 20 — топливный бак системы подогрева; 21 — распределитель средний; 22 —
распределители промежуточные; 23 — распределители концевые
Таким образом, наращивая распределители, можно осуществлять розлив
на ширину от 1 до 7 м с интервалом в 0,5 м.
Все управление гудронатором сосредоточено на площадке водителя и со-
стоит из: 1) рычагов управления кранами; 2) рычагов управления подъемом,
опусканием, горизонтальным сдвигом и поворотом распределительных труб;
3) системы управления двигателем привода насоса и редуктором (в гудрона-
торах с задним расположением двигателя для привода насоса).
Имеется также штурвал управления запорным клапаном, находящийся
в верхней части цистерны.
В автогудронаторах с приводом насоса от двигателя автомобиля рычаги
управления редуктором насоса (коробкой отбора мощности) находятся в кабине
водителя автомобиля.
АВТОГУДРОНА ТОРЫ
459
В табл. 16 приведены основные показатели авто гудронаторов, а на рис. 14 —
автогудронатор Д-251 А.
На рис. 15 показаны схема битумной коммуникации автогудронатора и
установка кранов для выполнения различных операций.
Прицепной распределитель битума предназначен для распределения битуми-
нозных вяжущих материалов при работе на прицепе у битумовоза.
Рис. 15 Схема битумной коммуникации автогудронатора и установка кранов для выпол-
нения различных операций:
а — наполнение; б — опорожнение; в — перекачивание; а — розлив; д — циркуляция;
е — розлив правый; ж — розлив левый; з — ручной розлив с перепусканием излишков;
и — отсос; к — розлив с перепусканием излишков; / — большой кран; 2 — приемный
трубопровод; 3 — шестеренчатый насос; 4 — трубопровод розлива; 5 — трубопровод
циркуляции; 6 — малые трехходовые краны
Прицепной распределитель обеспечивает розлив, циркуляцию материала,
перекачку из одной емкости в другую, отсос битума из распределительных труб
в цистерну и розлив с перепусканием излишков. Он состоит из следующих узлов:
рамы, двигателя, силовой передачи, насосной установки, распределительной
системы, системы обогрева и ходовой части.
Техническая характеристика прицепного распределителя битума Д-397
Ширина распределения в м ....... . 2—7
Норма розлива в л[м2 . ... . . . ... . о,5—-10
Насос:
тип ......... ......... Шестеренчатый
производительность в л!мцц ...... 1620
число оборотов в минуту........................ 570
Двигатель:
тип................................. ГАЗ-321
мощность в л. с . . ............. , 40
Система обогрева ............. Переносной керосиновой
горелкой
Емкость топливного бака в л . . . . ... . 20
Система управления............................. Рычажная
Габаритные размеры в мм-.
длина ....................................... 4240
ширина (транспортная)......................... 2220
высота........................................ 2380
Вес (в рабочем состоянии) в ке . ... . . • 1850
460
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БИТУМА
16. Характеристика отечественных автогудронаторов
Параметры Д-251 А Д-164А Д-536
Тип машины Самоходный Самоходный Полуприцепной
На шасси на шасси на тягаче
ЗИЛ-164А МАЗ-200 ЗИЛ —ММЗ-164АН
Емкость цистерны в л 3500 5 500 7 000
Норма розлива в л/м2 0,3 — 7 0,5 — 7 0,5-8
Ширина розлива в м Насос: 1 — 7 1-7 1 — 7
тип Шестеренчатый
производительность в л/мин ....... 1550 1670 1 800
число оборотов в ми- нуту 450 570 580
Скорость движения в КМ/Ч'.
рабочая 3,5 — 24,6 3,75—20 3,5 — 25
транспортная . . . 35 20 35
Система подогрева би- тума:
способ подогрева При помощи стационарных горелок
род топлива .... расход топлива в Керосин
ке/ч 15 13,4 15
емкость топливного бака в л ...... . 25 25 25
База в мм 4000 4 520 7 000
Дорожный просвет в мм Габаритные размеры 265 290 265
в мм:
длина ....... ширина (транспорт- 6675 8 000 10 550
ная) . 2300 2 700 2 360
высота 2400 2 800 3 020
Общий вес в кг: без груза 5390 9 100 8 380
с полной нагрузкой 9070 14 100 15 450
Глава XVI
МАШИНЫ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА *
Машины для стабилизации грунта подразделяются на однороторные дорож-
ные фрезы и многороторные однопроходные машины-грунтосмесители. К машинам
для стабилизации грунта относят также распределители цемента.
ДОРОЖНЫЕ ФРЕЗЫ
Однороторные дорожные фрезы осуществляют технологические операции
по рыхлению и измельчению грунта и по перемешиванию его с вяжущими мате-
риалами за несколько проходов по одному следу.
По способу передвижения их подразделяют на самоходные, навесные и при-
цепные. К последним могут быть отнесены и полуприцепные фрезы.
В самоходных дорожных фрезах рабочие органы монтируются на пневмоко-
лесных шасси, изготовленных специально для этой цели. Навесные дорожные
фрезы устанавливают на серийно выпускаемые тягачи (гусеничные или колесные).
Прицепные фрезы работают в прицепе за трактором. У полуприцепных фрез
раму устанавливают на седле тяговой машины. Привод рабочего органа при-
цепных и полуприцепных фрез осуществляется преимущественно от собственной
силовой установки; известны также прицепные фрезы с приводом ротора от вала
отбора мощности тягача.
По схеме привода рабочего органа различают фрезы с боковым (односторон-
ним или двухсторонним) и с центральным приводами (рис. 1).
По конструкции рабочего органа различают роторы: с жесткими, упругими
и с шарнирно подвешенными лопастями.
По направлению резания грунта фрезы подразделяют на режущие сверху
вниз и на режущие снизу вверх (рис. 2).
Дорожные фрезы состоят из следующих основных элементов: базового шасси;
рабочего органа; привода рабочего органа; системы дозирования и распределения
жидких вяжущих и воды.
В качестве базовых шасси самоходных фрез применяют исключительно двух-
осные пневмоколесные шасси с одной или двумя ведущими осями.
Ведущие колеса самоходных фрез оснащаются шинами низкого давления
большого диаметра для хорошей проходимости по взрыхленному дорожному
полотну.
Привод ведущих колес может осуществляться двумя способами: механическим
и гидростатическим. При первом способе силовая передача от вала двигателя
к колесам происходит через коробку перемены передач, с четырьмя или пятью
передачами, ходо уменьшите ль, понижающий скорости движения фрезы, и бло-
кируемый дифференциал на ведущем мосту шасси. Блокировка дифференциала
необходима для повышения проходимости в неблагоприятных грунтовых усло-
виях,. По второму способу привод ведущих колес осуществляют от гидродвига-
телей, питаемых гидронасосами, установленными на приводном двигателе фрезы
или в трансмиссии.
Если при механическом способе изменение поступательных скоростей про-
исходит ступенями от какого-то минимального значения, то при гидростатическом
способе практически обеспечивается бесступенчатое изменение скоростей от нуля.
* Подбор материалов и написание главы выполняли инж. Байдаков Б. Ф.
и инж. Гарбер М. Р.
462
МАШИНЫ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
о а
ДОРОЖНЫЕ ФРЕЗЫ
463
Преимуществом первого способа является жесткая взаимосвязь между
ходом фрезы и оборотами ротора, вследствие чего выдерживается постоянная
толщина отрезаемой стружки грунта. Недостатком является излишняя громозд-
кость конструкции.
Гидростатический привод не дает жесткой связи с оборотами ротора, но
прост в исполнении и управлении.
Максимальные транспортные скорости самоходных фрез принимают 20—
25 км/ч-, поэтому .необходима установка рессор на переднюю управляемую ось.
Рис. 3. Схемы навесных дорожных фрез:
а — на колесном шасси; б — на гусеничном шасси
Рессоры должны быть снабжены блокирующим механизмом для выключения их
во время работы. В противном случае возникающие при вращении ротора коле-
бания рамы фрезы приведут к образованию переменной толщины обрабатывае-
мого слоя грунта. Задний мост с шинами низкого давления обычно рессорами не
оснащают.
Базовыми шасси навесных дорожных фрез служат колесные (преимуще-
ственно) и гусеничные тягачи промышленного исполнения, оборудованные ходо-
уменыпителями (рис. 3).
а) 5)
Рис. 4. Схемы прицепных дорожных фрез:
а — с приводом от вала отбора мощности трактора; б — с приводом от собствен-
ного двигателяj
Установка рабочих органов на самоходных и навесных машинах произво-
дится либо консольно по отношению к базовой машине, либо между осями, но
обязательно за ведущей осью. Ширина ротора должна перекрывать след от шин
базовой машины.
Прицепные дорожные фрезы монтируются на одноосных прицепных тележках
(рис. 4). Если прицепная фреза имеет самостоятельный двигатель, то на раме
тележки находится площадка оператора с рычагами управления.
К рабочему органу фрезы относят ротор, кожух, раму ротора и гидросистему
подъема рабочего органа.
Ротор, расположенный перпендикулярно к продольной оси машины, пред-
ставляет собой фрезерный барабан, состоящий в общем виде из вала и лопастей.
В поперечном сечении ротора (в каждом ряду) может быть 2, 3 и 4 лопасти.
Лопасти каждого последующего поперечного ряда смещены относительно
лопастей предыдущего на угол в 12—40°. Таким образом, лопасти ротора распо-
лагаются по винтовым линиям и в зависимости от их количества в каждом попереч-
464
МАШИНЫ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
ном ряду образуется соответствующее им количество винтовых линий. Лопасти
следует располагать с учетом необходимого обеспечения равномерной нагрузки
на опоры. Обычно это достигается расположением лопастей по правой и левой
винтовым линиям, сходящимся в осевой плоскости ротора.
Конструкция отдельных элементов ротора одинакова для бокового и цен-
трального приводов.
Рис. 5. Ротор фрезы с односторонним боковым приводом:
1 — ротор; 2 — левый стакан; 3 — роликовый подшипник; 4 — крышка; 5 — уплотне-
ние; 6 — рама; 7 — корпус редуктора; 8 — шестерня; 9 — правый стакан
При боковом приводе (рис. 5) рабочая часть ротора находится между боко-
выми кронштейнами рамы и полная ширина обработки грунта соответствует
ширине ротора. При этом выступающие части вала ротора устанавливают в опо-
рах кронштейнов его рамы; за ними (с одной или двух сторон) на этот же вал уста-
навливают шестерни или звездочки бокового редуктора.
При центральном приводе (рис. 6) ротор состоит из двух половин (левой и
правой), закрепленных на одном валу. Между половинами ротора находится
редуктор привода. Опорой ротора с центральным редуктором служит корпус
редуктора, который подвешивается на тягах к кронштейнам рамы базового шасси,
либо устанавливается на раме базовой машины.
ДОРОЖНЫЕ ФРЕЗЫ
465
Рис. 6. Ротор фрезы с центральным приводом:
цилиндрическим редуктором; б — с коническим редуктором; 1 — ротор; 2 — редуктор
30 Бородачев и др. 304
466
МАШИНЫ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
Наличие центрального редуктора приводит к разрыву в середине обрабаты-
ваемой полоски. Поэтому для проработки слоя грунта, который расположен под
редуктором, применяется специальный двухсторонний плужок (рис. 7), устанав-
ливаемый либо на раме фрезы впереди ротора, либо на корпусе редуктора ротора
с таким расчетом, чтобы лезвия лемехов лежали в нижней плоскости обрабаты-
ваемого слоя. Плужок, перемещаясь в массиве грунта, отваливает его в обе сто-
роны под ближайшие лопатки обеих половин ротора.
Преимуществом бокового привода является отсутствие разрыва в ширине
обрабатываемой полосы, а следовательно, равномерное (по ширине) качество
измельчения и перемешивания грунта с вяжущими материалами. Недостатком
этого привода по сравнению с центральным является ограниченная глубина обра-
ботки грунта из-за наличия боковых редукторов, препятствующих заглублению.
Конструкция ротора с жесткими лопастями (рис. 8) состоит из трубчатого
вала и приваренных к нему лопастей со сменными режущими ножами. Для за-
щиты такого ротора от поломок при встрече с препятствием необходимо в силовой
передаче устанавливать предохранительные устройства.
Ротор с пружинными (упругими) лопастями (рис. 9) состоит из трубчатого
вала с приваренными к нему скобами, в которые вставляют пружинные лопасти,
представляющие собой пакет полос из пружинной стали, скрепленных между
собой хомутом. Наружная, загнутая полоса выполняет роль режущей лопатки.
При износе загнутой части полоса заменяется целиком. Эти лопасти смягчают
удар при встрече с препятствием, но не предохраняют от поломок.
Ротор с шарнирно подвешенными лопастями (рис. 10) состоит из вала, уста-
новленных на нем секций, шарнирно подвешенных лопастей и упругих аморти-
заторов. Передачу крутящего момента, а также соединение секций между собой
осуществляют за счет эксцентричных выступов осей лопастей, заходящих в соот-
ветствующие отверстия боковых листов соседних секций. Лопасти имеют сменные
режущие ножи. Резание грунта такими лопастями осуществляется за счет момен-
тов центробежных сил. При встрече с препятствием лопасть может отклониться,
поворачиваясь вокруг своей оси, тем самым предохраняя ротор от перегрузок
и поломок. Для смягчения удара при возвращении лопатки из отклоненного
положения применяются металлические либо резино-металлические аморти-
заторы.
Режущие ножи лопастей изготовляют из полосовой стали или поковки.
Для повышения износостойкости сверху на режущую часть наплавляется слой
твердого сплава толщиной 5—10 мм. Наплавка может производиться по любой
технологии, но наиболее износостойкой является наплавка порошковой лентой
шириной 40—50 мм.
ДОРОЖНЫЕ ФРЕЗЫ
467
В зависимости от конструктивного исполнения лопастей возможны различ-
ные виды крепления ножей. Для роторов с жесткими и шарнирно подвешенными
лопастями применяется клиновое и болтовое крепление (рис. 11). В роторах
с пружинными лопастями крепление пакета осуществляется при помощи клина
(рис. 12).
Рис. 8. Ротор с жесткими лопастями:
схема.ротора; б — расположение лопастей на роторе; 1 — лерая цапфа;
труса, J — лопасть; 4 —режущий нож; 5 — правая цапфа; 6 — втулка
Кожух ротора образует рабочую камеру, в которой происходит измельчение
грунта и перемешивание его с вяжущими материалами. Задняя стенка кожуха
обычно соединена с ним шарнирно (на петлях) для обеспечения доступа к ротору,
возможности, осмотра и замены режущих ножей. Закрепление задней стенки на
определенной высоте позволяет формировать слой обработанного грунта.
468
МАШИНЫ для стабилизации ГРУНТА
На рис. 13 показаны: кожух плавающего типа и кожух, жестко закреплен-
ный относительно оси ротора. Кожух плавающего типа не связан с осью ротора.
При любом заглублении ротора в грунт опорные части вала ротора скользят
Рис. 9. Ротор с пружинными лопастями:
а — схема ротора; б — расположение лопастей на роторе; 1 — левая
цапфа; 2 — труба; 3 — втулка; 4 — правая цапфа; 5 — скоба; 6 — ло-
пасть; 7 — подрессорник большой; 8 — подрессорник малый; 9 — кре-
пежный хомут; 10 — накладка; 11 — клин
в соответствующих пазах боковых стенок. При этом кожух, опираясь на грунт
лыжами, укрепленными снизу боковых стеиок, надежно закрывает рабочую
полость ротора. Для предотвращения запрокидывания кожуха при переводе
ротора в транспортное положение он прикрепляется тягами к базовой машине.
Впереди на некотором расстоянии от поверхности грунта кожух не имеет стенки
ДОРОЖНЫЕ ФРЕЗЫ
469
А~А
1 | | I h I Н Г I I I I I
О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ю 111213 15 16 17
Ряды
Рис. И. Крепление
режущих ножей у ро-
торов с жесткими и
шарнирно подвешен-
ными лопастями:
а — с помощью бол-
тов; б — с помощью
клина; 1 — лопасть;
2 — режущие ножи;
3 — болт
Рис. 10. Ротор с шарнирно
подвешенными лопастями:
а — схема ротора; б—схема
расположения лопастей на
роторе; 1— поводок; 2—вал;
3 — втулка; 4 — шайба;
5 — гайка; 6 — лопасти;
7 —нож; 8—секция; 9 — ось;
10 —амортизатор
6)
10—крепежный хомут; 11—планка; 12—гайка
470
МАШИНЫ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
Вид А
Рис. 13. Кожух ротора:
плавающего типа; б — жестко закрепленный; 1 — кожух; 2 — лыжа; 3 —'задняя стенка
I
Q
ДОРОЖНЫЕ ФРЕЗЫ
471
для обеспечения возможности впрыска жидких вяжущих. На раме ротора уста-
навливают щитки, препятствующие высыпанию грунта через боковые пазы
кожуха.
Кожух, жестко закрепленный на раме рабочего органа, при заглублении
или выглублении ротора также перемещается вместе с ним. Для того чтобы пред-
отвратить выбрасывание грунта из-под кожуха при разной глубине обработки,
боковые стенки снизу оснащают щитками.
Рис. 14. Рама ротора фрезы
с боковым приводом:
1 — рама; 2 — крышка верти-
кальных кронштейнов; 3 —
крышка нижиих кронштейнов;
4 — стакан малый; 5 — стакан
большой
Рама ротора (рис. 14) является звеном, связывающим ротор с рамой базового
шасси. Шарнирное крепление ее на базовом шасси позволяет производить подъем
и опускание рабочего органа. В рабочих органах с центральным приводом рама
ротора отсутствует. В нижних кронштейнах рамы устанавливаются опоры ро-
тора. Наличие торцовых крышек позволяет производить быстрый демонтаж
ротора. К поперечной балке привариваются две стойки, имеющие сверху также
съемные крышки для шарнирной установки рамы на кронштейнах базового шасси.
В стойки могут упираться штоки гидроцилиндров подъемной системы. Возможен
случай одновременного использования боковых нижних кронштейнов рамы
в качестве корпусов боковых редукторов привода ротора. Установка ротора в опо-
рах рамы должна осуществляться на сферических подшипниках, предотвращаю-
щих заклинивание ротора при возможных незначительных изгибах его вала.
472
МАШИНЫ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
Подъем рабочего органа фрезы производится с использованием либо гидро-
системы базовой машины (рис. 15), либо автономной гидросистемы подъема ро-
тора. Гидросистема состоит из гидронасосов, распределителей, трубопроводов
и гидроцилиндров одностороннего действия, осуществляющих подъем рабочего
органа; его опускание (заглубление) происходит только под действием собствен-
ного веса. Ограничение опускания ротора достигается с помощью специальных
регулируемых упоров, обеспечивающих заданную глубину обработки грунта.
В кинематическую цепь от приводного двигателя до ротора входят промежу-
точные элементы управления (сцепление, муфты), дополнительные передачи и
Рис. 15. Гидросистема подъема рабочего органа фрезы:
7 — трубопровод; 2 — гидроцилиндр одностороннего действия; 3 — гид-
росистема трактора
боковой или центральный редуктор (рис. 16). В некоторых фрезах осуществляется
гидростатический привод рабочего органа, который обеспечивает защиту ротора
при встрече лопастей с препятствием. Но при этом трудно привести в соответ-
ствие обороты ротора с поступательным перемещением фрезы для получения по-
стоянной толщины стружки. Трансмиссия машины должна обеспечивать возмож-
ность независимого включения ротора и ходовой части.
Корпусы редукторов привода могут изготовляться как сварными, так и из
стального литья. В местах выхода вала редукторы должны иметь надежное
уплотнение, препятствующее вытеканию смазки.
Система дозирования и распределения жидких вяжущих и воды (рис. 17)
состоит из всасывающего трубопровода, дозирующего насоса, напорного трубо-
провода и распределительной трубы с соплами. Дозирование жидкостей проис-
ходит либо с помощью сменных звездочек в приводе насоса, либо специальным
регулировочным краном с соответствующим комплексом механизмов. Возможна
установка в систему расходомера. Распределительная труба помещается перед
кожухом таким образом, чтобы распределение вяжущих происходило под лопат-
ки ротора. Сопла располагаются на трубе на некотором расстоянии одно от
другого для равномерного распределения жидкости на грунт. Возможен вариант
установки на дорожных фрезах двух автономных систем для жидких вяжущих
и воды.
ДОРОЖИ ЫЕ^ФРЕЗЫ
473
Главным параметром дорожных фрез, определяющим их производственные
возможности, является мощность силовой установки.
Мощность, необходимая для обеспечения работы дорожной фрезы, склады-
вается из мощностей: для резания грунта Мх; на отбрасывание разрыхленного
Рис. 16. Кинематическая схема фрезы Д-530:
у^ГЭТ§ЛЬ’ 2 — муфта сцепления; 3 —коробка перемены передач; 4 — при-
Д .J0?0й части’ f — ходоуменьшитель; 6 — главный редуктор; 7 — кони-
редуктор; 8 — кардаииый вал; 9 — боковой редуктор; 10 — ротор
грунта на передвижение фрезы ДГ3; на подталкивание фрезы и на преодо-
ление трения в передачах М5.
qbshzn
60-75-100
л. с.,
474
МАШИНЫ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
Рис. 17. Система дозирования жидких вяжущих и воды у фрезы Д-530:
1 — всасывающая труба; 2 — трехходовой край; 3 — промежуточная опора; 4 •— смен-
ная звездочка; 5 — цепная передача; 6 — циркуляционная труба; 7 — насос шестерен-
чатый; 8 — проходной край; 9 — напорный трубопровод; 10 — распределительная труба;
11 — натяжная звездочка; 12 — сопло
где Q — удельное сопротивление резанию в кг/см?-, b — ширина лопатки в см;
s — толщина стружки в см; h — глубина обработки в см; г — количество лопастей
на роторе; п — скорость вращения ротора в об/мин.
^mvoKp
2-75
KBhvnv20Kpy
2g.75
л. с.,
где К — коэффициент, принимаемый 0,75—1; т — масса грунта, отбрасываемого
в 1 сек:
Bhvny.
S ’
В — ширина захвата фрезы в м; vn — поступательная скорость фрезы в м/сек;
уокр — окружная скорость на концах лопаток в м/сек; у — объемный вес грунта
(в плотном теле) в кг/м3.
N fGVn „ z-
= Л' С-’
где f — коэффициент сопротивления продвижению; G — вес фрезы в кг.
= ± ^..+ Vn л. с.;
VOKp
Nt> = (Nt+ Н2) (1 — П) л- с.,
где т] — к. п. д. передачи.
ДОРОЖНЫЕ ФРЕЗЫ
475
Таким образом,
Nдв = Л%-|- Л%-р- Л% ± -|- Л^5 л. с.,
где знак минус при резании сверху вниз и плюс при резании снизу вверх.
Для выпускаемых в настоящее время дорожных фрез характерны следующие
отношения установленной мощности к поперечному сечению обрабатываемой
полосы
N,g = = 300 -ь- 446 л. с./м\
hb
где /j — глубина обработки в м; Ь — ширина обрабатываемой полосы в м.
Ширина ротора фрезы определяется по формуле
&=B + (A 1)A8
где В — ширина обрабатываемой полосы дороги в м; К — количество полос
обработки; Лв — перекрытие полос в м.
Скорость вращения ротора
♦ 60 • V ргз
п = ----ТТ— об мин,
nD
где п — число оборотов ротора в минуту; Урез — скорость резания_ в м]сек-
D — диаметр ротора в м.
Число оборотов ротора должно соответствовать режиму резания грунта со
скоростью порядка Урез — Ю—13 м/сек при диаметре ротора D = 700-ь 900 мм.
Для осуществления измельчения грунта толщина стружки, срезаемой
каждой лопаткой, должна быть в пределах 0,2—0,5 см. Меньшие значения тол-
щины стружки относятся к резанию связных грунтов. Для обеспечения резания
грунта с указанной толщиной стружки устанавливают в поперечном сечении
ротора 2, 3 или 4 лопатки. Угол между двумя смежными по валу лопатками ко-
леблется от 12 до 40°. Ширину лопаток принимают в пределах 60—130 мм. Отно-
шение расстояния между осями смежных лопаток к ширине лопаток не должно
превышать 1,3.. Толщина режущего ножа должна быть минимальной, возможной
по условиям прочности. Угол резания принимается в пределах 45—60°.
Минимальная рабочая поступательная скорость фрезы
3
vn = snz м/ч,
о
где s — толщина стружки в см\ п — число оборотов в минуту; г — число лопа-
стей в сечении ротора.
На легких грунтах поступательная скорость фрезы может быть повышена
за счет увеличения толщины стружки.
Основным элементом фрезы, от надежности которого зависит ее работоспо-
собность, является рабочий орган с приводом. При резании плотных грунтов он
потребляет до 90—95% всей мощности машины. Поэтому расчет элементов ро-
тора и его трансмиссии производится на максимальный крутящий момент на оси
ротора.
Крутящий момент на валу ротора
Мкр — 716,20^ т) кГм,
где N дв — мощность двигателя фрезы вл. с.; п — число оборотов ротора в ми-
нуту; Г] — к. П. д. передач,
476
МАШИНЫ ДЛД СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
. Характеристики дорожных фрез
(иииваокэ -охэь) 0061 Atfox -OKHSHU EH квниэ'пиЗц 05 26,8 1 1,6—6 20
(KHHOU#) 102-Wd иемеэ Xtfox -окаэни eh KBHtfOXOKB^ s 2,51 04 0,9—10,4 6,1—19,2
(киной#) оиохигоЛэ EhBJKl KOH -эзкоио казни EH ИЕНЭЭаЕН сч 04 0,72—1,4 35—50
<Дс1Ф) бэффолнис! Л. Vox -ОКЭдНи EH BEHtfOXOI4E3 04 04 т 1 От 0,6 I ДО 6
страна Смф) <3эффо лни j Atfox OW99HII EH KBHU3’nHdjJ g 05 04 <=
а фрезы и < (KHITJHy) эпох Hdoioj A.tfox -оказии eh KBHtfOXOKB^) 04 04 Ю> 04 0,075—0,51 3—21
ирма, марк (KHIfJHy) ои°х Hdoioj Xtfox -оказии eh HEHUs’nHdu 0,072—0,216
е (ушэ) беэмир! -Viiuq tfXg HOQHJ.J.9TT Xtfox -оказии eh KBHi/OXOKBQ § 2,13 04 1,6—7,8 20
(УШЭ) tS'WildS ocodg Xtfox -оказии eh KBHtfOxOKB^) ° 2,15 04 0,9 15
(УШЭ) aaodg XVox -окаэни eh иениз’пийц § 2,15 СО СО 1 1
(VfflO) deenir -HQEXO OXV EhEJ -KI OJOH3O OHtfO 3£BQ EH о 2,1 2,4 20 20 1 0—3,7 ;
KBHtfOxOKB^ СО —
(vino) zt-witf неки^ Xtfox -окаэни eh KBHtfOXOKB3 g 04 5—30 1,1—9,3 17,3
Параметры Тип машины Мощность СИЛОВОЙ установки в л. с. . . Ширина обрабаты- ваемой ПОЛОСЫ в м Глубина обработ- ки в см ...... • Скорости передви- жения в км/ч-. рабочие .... транспортные
ГРУНТОСМЕСИТЕЛИ
477
Максимальный крутящий момент с учетом динамических перегрузок (до
значений, воспринимаемых предохранительными элементами)
М'Кр = К\Мкр кГм>
где Ki — коэффициент динамичности (1,5—2).
Окружное усилие, по которому рассчитываются усилия в лопатках и других
элементах ротора, равно
где D — диаметр ротора в м.
Подставляя значения Мкр,
_ 2-716,20-кГ
окр ~ '
В табл. 1 приведены характеристики современных дорожных фрез.
ГРУНТОСМЕСИТЕЛИ
Многороторные груитосмеснтели осуществляют все технологические опера-
ции по рыхлению и измельчению грунта, дозированию и распределению вяжущих
материалов, а также перемешиванию их с грунтом за один проход.
6) г)
Рис. 18. Схемы грунтосмесителей:
а — с гусеничным шасси и навесным рабочим органом; б — с гусеничным тяга-
чом и колесным полуприцепным рабочим агрегатом; в — с гусеничным тягачом
и гусеничным полуприцепным агрегатом; е — с колесным базовым шасси
Конструкция некоторых грунтосмесителей позволяет осуществлять предва-
рительное уплотнение стабилизированного слоя грунта. Все операции выпол-
няются непосредственно на дорожном полотне.
По типу ходовой части грунтосмесители подразделяют на гусеничные
(рис. 18, а, в), колесные (рис. 18, г) и смешанного типа (рис. 18, б). Гусеничный
ход обеспечивает устойчивую направленность движения, необходимую при обра-
ботке полосы, но имеет малые транспортные скорости. Колесный ход, наоборот,
обеспечивает высокие транспортные скорости, но хуже выдерживает направле-
ние движения. Машины смешанного типа, имеющие на тягаче гусеничный ход,
а на раме рабочего агрегата колесный, обладают качеством гусеничных машин.
Известны грунтосмесители, у которых гусеничный ход, используемый для работы,
заменяется при переездах на колесный, устанавливаемый на раму рабочих орга-
нов. В этом случае передвижение осуществляется в прицепе за колесным тягачом,
478
МАШИНЫ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
По способу передвижения грунтосмесители подразделяют на самоходные,
на машины с полуприцепным рабочим агрегатом и с прицепными рабочими агре-
гатами.
Привод рабочих органов у самоходных машин осуществляется от двигателя
базового шасси, у полуприцепных и прицепных от приводных двигателей, уста-
новленных на раме рабочих органов. В том случае, если у полуприцепных грунто-
смесителей имеется один рабочий орган на тягаче, а остальные на полуприцепе,
привод первого осуществляется от двигателя тягача, а последних от собственной
установки.
Грунтосмесители состоят из базового шасси; рабочих органов; привода
рабочих органов; систем дозирования и распределения жидких и порошкообраз-
ных вяжущих материалов; уплотняющих устройств.
Базовые шасси самоходных грунтосмесителей оснащают гусеничным или
колесным ходом с механическим приводом ведущих звездочек и колес. В кине-
матическую цепь входят коробка перемены передач, ходоуменыпитель, понижаю-
щий поступательные скорости грунтосмесителей до 100 м/ч, и элементы управле-
ния (сцепление, муфты).
Допустимые транспортные скорости колесных самоходных грунтосмесителей
25—27 км/ч. Для таких скоростей на мостах с шинами низкого давления рессоры
не устанавливаются. Транспортные скорости гусеничных машин меньше
в 2—3 раза.
На раме базового шасси монтируют все рабочее оборудование и кабину или
площадку водителя, где сосредоточено управление всеми механизмами. Рабочие
органы на колесном шасси могут располагаться консольно по отношению к базо-
вому шасси или между его осями. По ширине роторы должны перекрывать следы
от ходовой части грунтосмесителя.
У полуприцепных грунтосмесителей базовой машиной являются так же,
как и у самоходных, гусеничные и (очень редко) колесные тягачи специального
исполнения. Конструкция этих машин по приводу, управлению и ходу анало-
гична самоходным грунтосмесителям, но в отличие от них может иметь отбор мощ-
ности для привода рабочего органа. На седле базовых тягачей крепится дышло
полуприцепного рабочего агрегата (рама с рабочими органами и двигателем).
Рабочие органы грунтосмесителей представляют собой комплекс различных
по назначению и конструктивному исполнению роторов (от двух до четырех),
расположенных либо в одной, либо в двух рабочих камерах. Роторы расположены
перпендикулярно продольной оси машины. Так как за один проход грунтосме-
сители осуществляют полный технологический цикл приготовления стабилизи-
рованного грунта, его роторы устанавливают в таком же порядке, какого тре-
бует технология работ: при четырех роторах первый ротор производит рыхле-
ние, второй — измельчение грунта, третий и четвертый —• перемешивание его
с вяжущими материалами. При наличии двух роторов первый измельчает грунт,
а второй перемешивает, причем направления вращения роторов должны быть
противоположны для лучшего измельчения и перемешивания грунта с вяжу-
щими. Известны случаи, когда конструкции всех роторов аналогичны, хотя
направления вращения разные.
Рабочие органы грунтосмесителей состоят из роторов, кожуха рабочих
органов и подъемной системы (рис. 19).
Первый (рыхлящий) ротор по конструкции подобен ротору дорожных фрез,
и к нему относятся все те сведения, которые даны выше. Второй ротор (измель-
чающий) может иметь конструкцию, подобную первому, но только с другим на-
правлением вращения, или коренным образом отличную, представляющую, на-
пример, собой следующее: к трубчатому валу по винтовой линии прикрепляют
широкие (до 400 мм и выше) лопасти, состоящие из ряда пластин, легко подхва-
тывающие грунт и перебрасывающие его дальше на лопатки третьего и четвертого
роторов. Те, в свою очередь, представляют собой обыкновенные валы мешалок,
подобные валам смесителей асфальтового бетона. Они состоят из длинных валов
ГРУНТОСМЕСИТЕЛИ
479
и укрепленных на них лопастей (по две в ряду), чуть повернутых относительно
плоскости ряда для хорошего смешивания материала. На концах лопастей с по-
мощью потайных болтов устанавливают сменные износостойкие лопатки. Направ-
ление вращения обоих валов осуществляется навстречу так, чтобы между ними
грунт перемещался вверх. Таким образом, эта часть рабочих органов напоминает
двухвальную мешалку, но только без дна.
Кожух рабочих органов не- только образует камеру, в которой помещены
роторы и происходят все технологические процессы, но в то же время является
своего рода несущей конструкцией для крепления роторов с приводом. Конструк-
тивно кожух имеет вид ящика из листового металла, закрытого со всех сторон,
кроме нижней. На боковых стенках кожуха устанавливают опоры подшипни-
Рис. 19. Рабочий орган грунтосмесители:
1 рыхлящий ротор; 2 — измельчающий ротор; 3, 4 — двухвальная
мешалка; 5 — задняя стенка; 6 — кожух
ков роторов и боковые редукторы привода рабочих органов. Сзади укрепляют
регулируемую по высоте заднюю стенку, являющуюся профилировщиком гото-
вого слоя стабилизированного грунта. Подъем и опускание стенки могут произ-
водиться при помощи винтового механизма. Сверху над перемешивающими
валами кожух имеет прямоугольное отверстие для впрыска жидких вяжущих
и воды, а над измельчающими роторами смотровые люки, закрытые крышками.
В случае расположения элементов привода на кожухе для жесткости сверху его
приваривают поперечные балки. Иногда в передней части кожуха устраивают
отсек для порошкообразных вяжущих. Кожух к раме базовой машины может
быть подвешен на специальных тягах.
Подъем рабочих органов вместе с кожухом происходит при помощи специаль-
ной гидросистемы подъема, состоящей из бака, иасоса, распределителя, трубо-
проводов и гидроцилиндров одностороннего действия (рис. 20). Опускание рабо-
чих органов происходит под действием собственного веса. Гидроцилиндры воздей-
ствуют либо на плечи особых рычагов, к которым подвешивается кожух рабочих
органов, либо непосредственно на тяги подвески кожуха. Установка глубины
обработки достигается использованием в подъемной системе ограничительных
пальцев. Но наиболее точная и надежная установка глубины может обеспечи-
ваться применением гусеничных тележек, закрепляемых снаружи на боковых
стенках кожуха. При опускании рабочих органов кожух опирается на грунт
через гусеничные тележки. Рама тележек соединена с кожухом с помощью регу-
лируемых винтовых механизмов, обеспечивающих требуемую глубину обработки.
Привод рабочих органов грунтосмесителя может быть двух видов: механи-
ческий и гидростатический. И в том, и в другом случае трансмиссия должна быть
рассчитана на передачу почти всей мощности двигателя. При механическом при-
воде имеется жесткая кинематическая связь между двигателем и рабочими орга-
480
МАШИНЫ ЦЛЦ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
нами (рис. 21). Привод роторов осуществляют с помощью боковых цепных либо
цилиндрических редукторов с одной стороны. В зависимости от конструкции
машины силовая трансмиссия может иметь различное количество промежуточ-
ных передач и разнообразные элементы управления (сцепления, муфты и пр.).
Для повышения надежности машины в приводе должны быть предусмотрены
предохранительные устройства, защищающие его от возможных перегрузок.
Предохранительные звенья гидросистемы позволяют останавливать ротор при
встрече его с препятствием. В некоторых случаях предусматривается возможность
остановки всего грунтосмесителя. Высокомоментные гидродвигатели могут
Рис. 20. Гидросистема подъема рабочих органов и управления поворотом грунтосмеси-
теля Д-391:
1 — рулевой цилиндр; 2 — клапан; 3 — иасос; 4 — бак; 5 — гидроцилиндр односторон-
него действия подъема рабочих органов; 6 — распределитель; 7 — гидроцилиндр двух-
стороннего действия управления поворота; 8 — регулятор
устанавливаться или непосредственно на роторах или рядом и передавать кру-
тящие моменты через цепной либо цилиндрический редукторы. Боковые цилин-
дрические редукторы в ряде случаев имеют большое число паразитных шестерен
и могут быть значительно вытянуты в длину. Поэтому следует предусматривать
хорошую смазку шестерен, особенно, если редукторы расположены наклонно,
за счет увеличения масляной ванны или принудительного смазывания зубьев верх-
них шестерен.
Грунтосмесители (все без исключения) должны иметь возможность произ-
водить дозирование и распределение жидких вяжущих и воды (последней в случае
устройства цементогрунтовых одежд). Для этого необходимо предусматривать
установку двух автономных систем (для воды и битума). Система дозирования
и распределения жидких вяжущих состоит из трубопроводов, дозирующего
насоса, фильтра, установленного на всасывающей линии, расходомера, кранов
и распределительной трубы с запорными соплами. Предусматривается также
система промывки оборудования от остатков битума, представляющая собой до-
полнительную кольцевую линию, связывающую между собой распределительную
трубу, напорные трубопровод, насос и расходомер. В качестве растворителя при-
меняют керосин.
ГРУНТОСМЕСИТЕЛИ
481
31 Бородачев и др. 304
482
МАШИНЫ ДЛД СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
Система дозирования и распределения воды в общем виде подобна системе
для жидких вяжущих и также имеет насос, фильтр, расходомер и распределитель-
ную трубу с соплами. Но все это оборудование должно быть специального (для
воды) назначения. Установка запорных сопел не обязательна.
Известны случаи, когда и битум, и вода дозируются и распределяются при
помощи одной системы. Распределительные трубы помещают на кожухе рабочих
органов над валами мешалок и впрыск жидкостей производится равномерно
в поднятый грунт.
Если грунтосмеситель производит дозирование и распределение порошкооб-
разных вяжущих, то в соответствующем отсеке кожуха рабочих органов поме-
щается дозатор вяжущего (например, барабанного типа), который состоит из
длинного вала и укрепленных на нем радиально нескольких продольных резино-
вых лопастей. Дозатор распределяет вяжущее на грунт по всей ширине полосы
перед рабочими органами машины. Привод дозатора может осуществляться либо
механически от силовой передачи к роторам, либо при помощи гидродвигателя
через цепную передачу со сменными звездочками.
Грунтосмесители могут быть оснащены уплотняющими механизмами для
предварительного уплотнения готового слоя стабилизированного грунта. Для
этого используются или виброплиты, располагаемые по ширине готового слоя
сзади рабочих органов, или ряд пневмошинных катков, также перекрывающих
готовый слой сзади роторов, или, наконец, применяется и то и другое вместе.
Совместное применение виброплит и пневмоколес позволяет получить зна-
чительное уплотнение слоя и удовлетворительную ровность его поверхности.
Для питания электродвигателей виброплит на грунтосмесителе должна быть
предусмотрена установка соответствующего генератора. По ширине возможна
установка нескольких плит, связанных с рамой грунтосмесителя или кожухом
рабочих органов с помощью упругих элементов.
Мощность, необходимая для привода четырехроторного грунтосмесителя:
N = Np-}- Nnp-\- Nмеш.Л~ Nnep~\~ Nтр. пер
где Nр — мощность, затрачиваемая на первый рыхлящий ротор в л. с.; Nnp —
мощность, затрачиваемая на промежуточный, второй ротор вл. с.; Nmoii — мощ-
ность, затрачиваемая на двухвальную мешалку в л. с.; Nnep — мощность, затра-
чиваемая на перемещение грунтосмесителя в л. с.; Nmp.nep— мощность, затра-
чиваемая на трение в передачах.
Расчет элементов, входящих в правую часть формулы, производят:
а) для Np, Nnep и Nmp. пер по методике расчета дорожных фрез;
б) для NMeul по методике расчета двухвальных лопастных мешалок;
в) Nnp принимается равным 0,2—0,3 Np.
В табл. 2 приведены технические характеристики современных грунтосме-
сителей.
Расчет на прочность роторов и силовой трансмиссии грунтосмесителя про-
изводят по максимальным крутящим моментам, возникающим в элементах
привода.
fct. Максимальный крутящий момент на валу первого (рыхлящего) ротора:
NP
— — Ni кГм,
ni
где п1 — обороты ротора в минуту; Кг — коэффициент динамичности (1,5—2,0).
В трансмиссии первого ротора крутящий момент равен
АДш —
^1 = 716,2 —
Т)1 «Р11
кГм,
где тц — к. п. д. передач первого ротора.
ГРУ НТОСМЕС ИТЕЛИ
483
Характеристики однопроходных грунтосмесительных машин
Ротори Хойе (Англия) Прицепная к гусенич- ному тягачу 124 О) со о О1 0,92 — 10,7 33,3 — 140 12,0
Линхофф (ФРГ) 0> • У £ к 7 тягачу 144 со ю о О “я 1 со со СО 5‘65
н страна Фёгеле 1 (ФРГ) | к с У S а к ч о К s о а к ZV1 со о сч сч 2 — 15,0 16,5—140 о сч
да, марка j LA-127 j а) 320 3,75 со 27,2
а S е (США) : LA-107 | К S о S Й* 320 -т со со со 1,77 — 10,12 7,47—42,37 26,8 ;
1рниш фегер LA-812 | к 4) У к к 275 СО ю оГ о 26,1
LA-88 | К У У W к 275 2,56 о 26,1
j ЕА-58 О со 1,59 12’5
Параметры Тип машины Мощность двигателя в л. с. Количество роторов Ширина обрабатываемой по- лосы в м Глубина обработки в см Скорости передвижения в рабочие транспортные Вес в m
31*
484
МАШИНЫ ДЛД СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
Соответственно максимальные крутящие моменты на втором роторе и его
приводе равны:
Nпр пр
/И2 = 716,2---- кГм и ЛГШ2 = 716,2---------- /\2 кГм,
^2
где па — обороты ротора в минуту; /<2 — коэффициент динамичности (1,2—1,3);
т]2 — к. п. д. передачи второго ротора.
На валах мешалки и ее приводе:
М3 = 716,2 К3 кГм и Л1т 3 = 716,2^^ Кз кГм,
.«3 «зПз
где п3 — число оборотов мешалки в минуту; К3 — коэффициент динамичности
(1,0—1,2); т]3—к. п. д. передач мешалок.
На полный максимальный крутящий момент рассчитывают элементы при-
вода, расположенные за двигателем до разветвления кинематической цепи
к каждому ротору.
/ Nпр N*eui \
M = Mi. + + Мз = 716,2 —’Д', +---------- IK +-------Кз кГм.
п2т]2 п3т]3 v
Рис. 22. Схема дозирования це-
мента:
1 — бункер; 2 — ворошитель;
3 — дозатор; 4 — сошники
РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ ЦЕМЕНТА
Распределители цемента осуществляют равномерное дозирование и распре-
деление порошкообразных вяжущих материалов по ширине обрабатываемой
полосы. Распределители цемента используются
в комплекте машин, осуществляющих стабили-
зацию грунта вяжущими.
По способу передвижения различают само-
ходные, полуприцепные и прицепные распреде-
лители. В самоходных распределителях дозатор
цемента смонтирован на специальном пневмоко-
лесном шасси или гусеничном базовом шасси;
полуприцепные распределители работают в паре
с седельным колесным тягачом, а прицепные
передвигаются на прицепе у гусеничного трак-
тора.
По типу ходовой части распределители раз-
деляют на гусеничные и колесные. Загрузка
распределителей цементом производится из це-
ментовозов или самосвалов. В первом случае
бункер распределителя загружается цементом
под давлением (до 2 атм) воздуха, накачивае-
мого специальным компрессором в емкость це-
ментовоза. Этот способ предохраняет от пыле-
ния цемента.
Основными требованиями, предъявляемыми
к распределителям, являются обеспечение
точного дозирования и равномерного распределения цемента по ширине полосы
в соответствии с заданными нормами.
Распределители могут выдавать цемент как на поверхность полосы, так и
вводить его в разрыхленный слой грунта с помощью специальных сошников
(рис. 22).
Распределители состоят из следующих частей: базового шасси; бункера
с дозирующим устройством; привода дозатора; вспомогательных систем загрузки
и устройств для выгрузки цемента.
РАСПРЕ ЦЕЛИТЕЛИ ЦЕМЕНТА
485
Базовые шасси самоходных машин специального исполнения оснащены
колесным или гусеничным ходом с приводом от двигателя внутреннего сгорания.
В трансмиссии ходовой части имеется коробка перемены передач и ходоуменыпи-
тель, создающий минимальные скорости передвижения машины 500—550 м/ч.
Базовой машиной полуприцепных распределителей являются серийные колес-
ные тягачи промышленного исполнения, оборудованные ходоуменыпителями.
Прицепные распределители буксируются гусеничными тракторами с ходоумень-
шителем или автомашиной с ходоуменьшителем.
Бункер распределителя представляет собой емкость, из которой цемент по-
ступает к дозатору, расположенному в нижней части. Сверху бункер должен
иметь герметичную крышку для загрузки самосвалами, входной патрубок для
подачи цемента пневмоспособом и воздушный фильтр для выпуска воздуха.
Внизу бункер имеет щель, которая является окном в дозатор барабанного типа.
Дозатор (рис. 23) состоит из вала и радиально установленных на
нем нескольких резиновых лопастей, укрепленных болтами на пластинах.
Дозирующий барабан вращается в соответствующем цилиндрическом корпусе.
Захватываемый лопастями цемент высыпается в разгрузочную щель корпуса.
Рис. 23. Дозатор цемента:
1 бункер; 2 ворошитель; 3 — звездочка ведомая;
звездочка ведущая; 6 — опора дозатора; 7 — резиновые
9 — сошники
4 — опора
лопасти;
ворошителя; 5 —
8 — вал дозатора;
Привод дозатора может осуществляться от двигателя тягача, от самостоя-
тельного двигателя и от трансмиссии ходовой части распределителя через
и т му передач. Помимо этого, привод барабана может быть осуществлен
т гидродвигателя, приводимого в движение от насосов, установленных на
т гаче (рис. 24). Если в первом случае изменение норм дозирования осуще-
твляется соответствующими передачами, то во втором — дозы меняются
есступенчато в зависимости от оборотов гидродвигателя, управление которым
производится из кабины трактора, F '
486
МАШИНЫ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
Для загрузки цемента из автоцементовозов применяют резинометаллические
рукава большого диаметра, закрепляемые с одной стороны на кране цементовоза,
а с другой — на входном патрубке бункера распределителя. Для выпуска воздуха
служат специальные матерчатые фильтры, устанавливаемые в верхней части
бункера. Периодическая чистка фильтров производится с помощью встряхиваю-
щего механизма.
Рис. 24. Гидравлическая и кинематическая схема распределителя цемента Д-343:
1 — насос шестеренчатый; 2 — кулачковая муфта; 3 — распределитель золотниковый;
4 — дроссель с регулятором Г 55-24; 5 — цилиндр двойного действия подъема бункера;
6 — гидродвигатель НПА-64 привода дозатора; 7 — червячный редуктор; 8 — вороши-
тель; 9 — дозатор; 10 — бак
Ниже приведена техническая характеристика отечественного распредели-
теля цемента Д-343.
Техническая характеристика распределителя цемента Д-343
Производительность в т/ч...................... 20—25
Емкость бункера вл/3.......................... 2,3
Норма распределения цемента в кг/м2 ....... 15 — 50
Ширина распределения цемента в мм................. 2000
Число оборотов дозатора в минуту.............. 2,2—26,4
Количество сошников.................................. 9
Наибольшее заглубление сошников в мм ..... 80
Необходимое тяговое усилие в кг ...... ... 1400
Скорость передвижения в км/чх
рабочая (с ходоуменьшителем) ............ 0,53—-0,926
транспортная .............................. 3,59—7,9
Дорожный просвет в мм............................... 250
Колея в мм.......... . . . .......... 2960
Габаритные размеры в мм:
в рабочем и транспортном положении:
длина .......................................... 3240
ширина....................................... 3400
высота . ................................... 2680
Вес (без трактора) в кг . ......................... 176Q
Глава XVII
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
асфальтобетонных и битумоминеральных смесей
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УСТАНОВОК
Приготовление асфальтобетонных смесей состоит из следующих основных
операций: подачи песка и щебня в сушильный барабан; просушивания и нагрева
песка и щебня; сортировки нагретых песка и щебня по группам гранулометри-
ческого состава; нагрева битума; дозирования песка, щебня, минерального по-
рошка и битума в соответствии с заданным составом смеси и перемешивания мине-
ральных составляющих смеси с битумом.
Погрешности дозирования не должны превышать ±3% для минеральных
составляющих и ±1,5% для битума.
Температура готовой асфальтобетонной смеси при выходе из смесителя
должна быть в пределах 140—170° С, а при температуре наружного воздуха
ниже +5° С — в пределах 160—180° С.
Оборудование для приготовления битумоминеральных смесей классифици-
руют по производительности в час, конструктивной компоновке и способу пере-
мешивания.
Для отечественного асфальтобетонного оборудования установлен следующий
ряд производительности: 3; 6; 12; 25; 50 и 100 т/ч.
В дальнейшем предусматривается проектирование оборудования производи-
тельностью 200 т/ч.
В зарубежной практике производительность установок для приготовления
битумоминеральных смесей достигает до 400—500 т/ч.
По компоновке различают оборудование с вертикальной и горизонтальной
схемами движения минеральных материалов (башенное и партерное расположение
оборудования).
Достоинством вертикальной схемы является то, что песок и щебень нужно
поднять только один раз, после чего эти материалы последовательно проходят
сверху вниз без затраты энергии на их перемещение. При горизонтальной схеме
песок и щебень необходимо поднимать несколько раз и суммарная высота подъ-
ема больше, чем при вертикальной схеме; соответственно увеличивается и коли-
чество подъемных механизмов. В остальном вертикальная компоновка уступает
горизонтальной. Она предопределяет больший объем монтажных и демонтажных
работ при перевозках на новый строительный объект, при ней усложняются
условия проведения ремонтных работ и усугубляется вредное влияние вибрации
на весовые дозирующие устройства.
По способу перемешивания различают оборудование с мешалками периоди-
ческого или непрерывного действия.
В мешалках периодического действия продолжительность перемешивания
не ограничена и ее можно устанавливать на любой интервал времени; состав смеси
можно изменять от одного замеса к другому.
В мешалках непрерывного действия регулирование продолжительности пере-
мешивания ограничено и в большинстве случаев требует трудоемких работ по
перестановке лопастей. Для изменения состава смеси необходимо удалить мине-
ральный материал из всей системы от дозирующих устройств до мешалки, а также
перестроить дозаторы.
В тех случаях, когда по условиям организации работ требуется частое изме-
нив состава смеси, применение мешалок непрерывного действия нецелесо-
488
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
образно. В остальных случаях более эффективно непрерывное перемешивание,
так как в мешалках непрерывного действия стабильнее состав смеси и проще
система автоматизации.
На рис. 1 показана схема технологического процесса приготовления асфальто-
бетонных смесей на оборудовании башенной компоновки с мешалкой периоди-
ческого действия.
Песок и щебень поступают со склада материалов в агрегат питания, пред-
назначенный для предварительного дозирования материалов и подачи их к су-
шильному агрегату. Просушенные и нагретые в сушильном барабане материалы
подаются многоковшовым элеватором на сортировочное устройство (грохот). Рас-
Рис. 1. Схема комплекта оборудования башенной схемы с мешалкой периодического дей-
ствия:
1 — агрегат питания; 2 — сушильный агрегат; 3 — мешалка; 4 — дозирующее устройство
для минеральных материалов; 5 — бункер минерального порошка; 6 — сортировочное
устройство; 7 — устройство для дозирования битума; 8 — устройство для обеспыливания
дымовых газов
сортированный на три гранулометрические группы материал попадает в соот-
ветствующие отсеки бункера минеральных материалов. В четвертый отсек по-
ступает минеральный порошок (возможно поступление минерального порошка
не в отсек бункера горячих материалов, а в отдельно стоящую расходную емкость).
Негабаритный материал удаляется с грохота в специальный бункер. Каждая
фракция минеральных материалов последовательно взвешивается на суммирую-
щем весовом устройстве, после чего весь материал поступает в двухвальную
лопастную мешалку, в которую из дозирующего устройства подается битум.
Готовая смесь выгружается из мешалки в автотранспортные средства.
В последнее время в связи с повышением требований к точности дозирования
составляющих асфальтобетонной смеси, и особенно к дозированию минерального
порошка и битума, устанавливают отдельные весы для взвешивания минераль-
ного порошка.
На рис. 2 представлена схема технологического процесса приготовления
асфальтобетонной смеси на оборудовании партерной компоновки с мешалкой
периодического действия.
До сортировочного агрегата схема аналогична описанной выше.
Песок и щебень дозируются по весу в соответствии с заданным составом
смеси и подаются подъемным устройством в мешалку, в которую в заданной по-
следовательности из соответствующих дозирующих устройств поступают мине-
ральный порошок и битум. Готовую смесь выгружают в автосамосвал или в нако-
пительный бункер.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УСТАНОВКИ
489
Рнс. 3. Схема комплекта оборудования с мешалкой непрерывного действия:
/ — агрегат питания; 2 — сушильный агрегат; 3 — устройство для дозирования битума; 4 — мешалка; 5 — накопительный
бункер; 6 — бункер минерального порошка; 7 —устройство для дозирования минерального порошка; 8 — сортировочное
устройство; 9 — устройство для обеспыливания дымовых газов
490
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛД ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
Рис. 4. Схема комплектации оборудования для^приготовления асфальтобетонных и других битумоминеральных смесей
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОДАЧИ ПЕСКА И ЩЕБНЯ
491
Дымовые газы из сушильного барабана и воздух из очагов интенсивного пыле-
образования отсасываются вентиляторами через агрегат сухого обеспыливания и
дополнительно очищаются в агрегате мокрого обеспыливания.
Битум нагревается в битумохранилище до 90° С и перекачивается насосом
по битумопроводам в битумоплавильню, или в обогреваемые расходные емкости.
Битум, нагретый до рабочей температуры, поступает в дозирующее устройство
по закольцованному битумопроводу.
При применении оборудования с мешалкой непрерывного действия техно-
логический процесс (рис. 3) до сортировочного агрегата аналогичен предыдущему.
Песок и щебень из отсеков сортировочного агрегата подаются дозаторами
в элеватор смесительного агрегата и далее в мешалку, в которую из специального
дозатора поступает минеральный порошок.
Битум подается в мешалку дозатором непрерывного действия.
Готовая смесь выгружается в самосвал или в другую емкость по установлен-
ному интервалу времени.
При приготовлении упрощенных горячих смесей нет необходимости в сорти-
ровочном агрегате. Просушенные и нагретые минеральные материалы подаются
многоковшовым элеватором из сушильного барабана непосредственно в мешалку.
Дозирование песка и щебня осуществляется только в агрегате питания.
В случае приготовления холодных смесей исключается сортировочный и
сушильный агрегаты. Песок и щебень подаются элеватором из агрегата питания
в мешалку.
Из приведенных схем технологического процесса следует, что в состав обору-
дования для приготовления битумоминеральных смесей должны входить разно-
образные по конструкции и назначению элементы, а именно: устройства для го-
ризонтального и вертикального транспортирования материалов; питатели; весо-
вые и объемные дозаторы; сушильные установки; топливные системы; бункеры
и затворы; устройства для сортировки песка и щебня; битумные насосы и битумо-
проводы; мешалки, обеспыливающие установки; приводные устройства; силовые
передачи; металлоконструкции; элементы электропривода и автоматизации.
Поскольку в зависимости от вида приготовляемых смесей и схемы органи-
зации асфальтобетонного завода, соответствующей его назначению, может приме-
няться оборудование башенной или партерной компоновки с мешалкой периоди-
ческого или непрерывного действия и полный или сокращенный технологический
процесс, целесообразно проектировать элементы оборудования таким образом,
чтобы они могли быть унифицированы для различных модификаций.
Исходя из этих соображений, в последнее время разделяют все оборудование
на отдельные агрегаты, которые можно комплектовать в сочетаниях, наиболее
соответствующих заданным конкретным производственным условиям.
Отечественное оборудование для приготовления битумоминеральных смесей
состоит из следующих отдельных агрегатов: агрегата питания; сушильного агре-
гата с пылеотделительным агрегатом; смесительного агрегата с дозировочным
и сортировочным устройствами, накопительным бункером и кабиной управления;
бункера минерального порошка; нагревательно-перекачивающего агрегата биту-
мохранилища; автоматизированной битумоплавильни непрерывного действия;
обогреваемых битумных цистерн и топливных баков.
Комплектация этих агрегатов в различных сочетаниях показана на рис. 4.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОДАЧИ ПЕСКА И ЩЕБНЯ
Агрегаты питания служат для предварительного дозирования песка и щебня
в соответствии с заданным составом приготовляемой смеси, равномерной подачи
их к сушильному барабану и являются расходной емкостью для них.
В случае приготовления упрощенных смесей (непрерывный процесс переме-
шивания) в агрегатах питания осуществляется окончательное дозирование песка
и щебня.
492
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛ Я ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
1О
Эти агрегаты являются свя-
зующим звеном между складом
песка и щебня с одной стороны
и основным оборудованием для
приготовления битумоминераль-
ных смесей — с другой. Они
представляют собой одно- или
многосекционные емкости с доза-
торами и транспортирующим
устройством.
Схема четырехсекционного
агрегата питания показана на
рис. 5. Агрегаты питания клас-
сифицируют по производитель-
ности, по типу дозаторов, по
количеству секций, по компонов-
ке и по расположению бункеров.
Агрегаты питания разде-
ляют:
по типу дозаторов — на ка-
реточные, ленточные и вибраци-
онные;
по количеству секций — на
одно- и многосекционные (от
одной до шести секций);
по компоновке — на много-
секционные с бункерами на
одной раме и составные из от-
дельных односекционных агре-
гатов;
по расположению бунке-
ров — на одно- и двухрядные.
В комплектах отечествен-
ного оборудования для приго-
товления битумоминеральных
смесей применяют четырехсекци-
онные агрегаты питания с одно-
рядным расположением бунке-
ров, с кареточными дозато-
рами.
Регулирование дозаторов
осуществляют секторными за-
слонками (регулирование высо-
ты слоя материала на столе до-
затора).
Ход стола 60 мм. Транс-
портер ленточный желобчатый.
Емкость бункеров (геометриче-
ская) основная: 4 X 1,85 м3 =
= 7,4 м3, дополнительная: 4 X
ХЗ,5ж3=14,0ж3 (бункеры с над-
ставкой).
Отечественные агрегаты пи-
тания спроектированы для ком-
плектов оборудования произво-
дительностью 12, 25 и 50 т[ч.
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
493
Электродвигатели привода и количество двойных ходов кареточных доза-
торов для агрегатов питания указанной производительности приведены в табл. 1.
1. Электродвигатели и число двойных ходов дозаторов
для агрегатов питания
Параметры Производительность в т/ц
12 25 50
Мощность в кет и число оборотов в ми- нуту электродвигателей привода каре- точных дозаторов Количество двойных ходов стола в ми- нуту 4,5/950 40,7 4,5/950 40,7 7,0/1440 61,6
За рубежом агрегаты питания выпускают в больших количествах и различ-
ных типоразмеров.
В табл. 2 приведены основные показатели агрегатов питания, выпускаемых
фирмой Теодор Оль (ФРГ).
2. Характеристика агрегатов питания фирмы Теодор Оль
Марка 1 Производитель- ность в т/ч Мощность в л. с. Вместимость бункеров в т Вес агрегата в кг Габаритные размеры (длина X ширина X- высота) в мм
электродви- гателя । дизеля Основная Дополни- тельная передвижно- го стационар- ного
D00/4 DI/3 DI/4 DI/5 DII/3 DII/4 DII/5 DIII/2 DIII/4 DIII/5 DIV/3 DIV/4 DIV/5 DV/4 DV/5 DVI/4 6 24 24 24 30 30 30 40 40 40 50 50 60 60 60 70 3 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7 5,5 8,2 8,2 8,2 8,2 10 10 10 15 15 3 4 6 6 6 6 6 8 8 8 8 10 10 10 15 15 " 2,2 3 4 5 3 4 5 2 4 5 4,5 6 8,3 7 9 0 5 6,5 7 7,5 10 12,5 6 12 13 10 14 18,9 16 20 1300 2560 3500 4200 2810 4060 4380 2800 4110 5000 3700 4930 6100 5600 7100 1000 2400 2800 3350 2750 3100 3400 2500 3100 3900 3220 4060 5200 4510 6000 1000Х 1200Х 5 400 1700Х 1870Х 5 830 1700Х 1880X 7 300 I700X 1990X 9 000 2000Х 2050Х 6 200 2000X2040X7 530 2000X2030X 8 620 2000X2090X4 520 2120X 2070X 7 870 2100X 2100X9 800 2200X2080X 5 930 2400X 2950X 8 380 2400X 2420X9 950 2600X2950X 8 200 2600Х2620Х Ю 170
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
Сушильные агрегаты, применяемые для приготовления дорожных смесей,
служат для просушивания песка и щебня и нагрева этих материалов до заданной
температуры. Применяют преимущественно сушильные агрегаты барабанного
494
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
В условиях дорожного
строительства эти агрегаты
должны обеспечивать выпол-
нение следующих основных
требований:
а) полного удаления”по-
верхностной и гигроскопи-
ческой влаги . из песка и
щебня;
б) нагрева песка и щебня
до температуры 160—250° С
в зависимости от вида приго-
товляемых смесей;
в) транспортабельности
(для’агрегатов, применяемых
на строительстве загородных
дорог).
В барабанных сушилках
в качестве сушильного агента
используют дымовые газы,
получаемые при сгорании
жидкого топлива или газа.
Сушильные агрегаты со-
стоят из следующих элемен-
тов (рис. 6).
а) топочного устройства,
в состав которого входят
топка, форсунка, система
питания топливом, дутьевой
вентилятор и контрольные
приборы;
б) сушильного барабана,
к которому относят барабан,
загрузочную и разгрузочную
коробки, силовую передачу
и газоотводящую систему.
По характеру процесса
сушки агрегаты подразделя-
ются на агрегаты непрерыв-
ного и периодического дей-
ствия.
В сушильных барабанах
непрерывного действия за-
грузка и выгрузка материала
осуществляется непрерывно
и равномерно.
В процессе сушки и на-
грева степень влажности ма-
териала, его температура
и параметры теплоносителя
(дымовых газов) различны
а разных зонах барабана
(по его длине), но при нор-
мальном протекании процес-
са остаются постоянными для
данной зоны.
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
495
В сушильных агрегатах периодического действия материал загружается
в барабан порцией и выгружается после окончания просушивания и прогрева.
В таких барабанах влажность материала и параметры теплоносителя в каж-
дом месте барабана меняются во времени.
Барабаны непрерывного действия по схеме движения нагреваемого мате-
риала и теплоносителя разделяют на барабаны с поточным и противоточным
движением. В первых просушйваемый материал и теплоноситель движутся
в одном направлении, а во вторых—навстречу один другому.
В современных сушильных агрегатах применяются преимущественно бара-
баны непрерывного действия с противоточным движением просушиваемого мате-
риала и теплоносителя.
Основное принципиальное отличие сушильных агрегатов этого типа заклю-
чается в том, что сгорание топлива, начинаясь в топке (форкамере), происходит
в самом барабане, а не в выносной топке, обеспечивающей полное сгорание топ-
лива перед поступлением в барабан. Такая схема сушильного процесса позволяет
осуществлять нагрев материала при высоких температурах теплоносителя (1100—
1300° С), повышает скорость сушки и дает возможность выполнить конструкцию
сушильного агрегата компактной. Просушиваемые материалы —• песок и щебень—
позволяют выбирать напряженный тепловой режим, не изменяя при этом своих
механических свойств.
При нагреве известковых пород для приготовления холодного асфальта или
для приготовления минерального порошка требуется более равномерный (мягкий)
обогрев во избежание нежелательного обжига известняка.
В этих случаях применяются барабаны с поточной или с противоточной
схемой сушки, но с выносной топкой и с рециркуляцией отходящих газов.
В дорожном машиностроении применяются сушильные барабаны цилиндри-
ческие и конические. Цилиндрические барабаны устанавливаются под углом 2—
5° к горизонту или горизонтально.
В конических барабанах геометрическая ось всегда горизонтальна.
В сушильных барабанах сушка происходит при непрерывном перемешивании
материала и при одновременном перемещении его вдоль барабана от загрузочного
к выгрузочному концу.
Конструкция внутреннего устройства барабана (насадка) зависит от просу-
шиваемого материала и режима сушки.
Для сушки песка и щебня применяют подъемно-лопастную систему насадок,
представляющую собой полки различной конструкции, расположенные по обе-
чайке барабана, оставляя его середину свободной. При вращении барабана
материал поднимается на лопатках вверх и падает. Такая система позволяет
применять напряженные режимы сушки и допускает применение высоких темпе-
ратур теплоносителя без ущерба для насадок.
В сушильных барабанах, применяемых для сушки песка и щебня, тепло
к материалу передается: а) непосредственным соприкосновением теплоносителя
(дымовых газов) с материалом; б) лучеиспусканием газов на наружную поверх-
ность материала; в) радиацией факела форсунки и г) соприкосновением мате-
риала с более нагретыми деталями насадки и обечайки барабана.
Первые два вида передачи тепла имеют большее значение, что должно быть
учтено при проектировании барабанов.
В табл. 3 приведены сравнительные данные по сушильным барабанам агре-
гатов, действующих в комплекте оборудования для приготовления черных до-
рожных смесей, выпускаемых в СССР и за рубежом. В табл. 4 приведены раз-
меры барабанов, нормализованных Главхиммашем и выпускаемых заводом
«Прогресс».
3. Характеристика сушильных барабанов с подъемно-лопастной системой внутреннего заполнения
Страна, фирма Марка (индекс) машины Производительность комплек- та машин по выпуску гото- вых смесей в т/ч Основные параметры барабана Условные сравнительные показатели
Диаметр в м Длина в м Площадь поперечного се- чения в м2 Объем в м3 Скорость вращения барабана 1 Производительность бара- бана по сухому материалу в т/ч Количество испаренной влаги в т/ч при относи- тельной влажности мате- риала 5 — 3,5% Условное напряжение ба- рабана по влаге в кг/м3>ч Условная скорость газов при 200° С при расходе жидкого топлива 8,5 кг на 1 т смеси и коэффициенте заполнения барабана 6 = = 0,15
в об/мин ! ад и
Д-288 4—6 0,68 2,7 0,36 0,985 17,8 0,635 3,3—4,9 0,175—0,178 175—178 1,13
Д-225 Д-325 | 8—10 0,76x0,94 3 0,455—0,74 1,57 17,5 0,695x0,86 6,55—8,2 0,345—0,3 220—190 1,8
Д-597 / 25—30 1,2 4,8 1,13 5,25 12 0,755 20,5—24,6 1,08—0,9 205—172 2,26
СССР Рекомендуе- мые ВНИИ- 12 1 1,4 4,6 0,785 3,62 — — 9,8 0,516 143 1,56
Стройдор- 25 6 1,54 9,3 — — 20,5 1,08 116 1,65
машем 50 1,8 8 2,54 20,3 — — 41 2,16 106 2
100 2,4 10 4,53 45,3 — — 82 4,32 95,5 2,25
Авгус 30—35 1,24 6 1,21 7,25 7/12 0,455/0,78 24,6—28,7 1,3—1,04 180—143 2,54
ФРГ, Лейне I 25—30 1,084 6 0,93 5,6 10/18 0,568/1,08 20,5—24,6 1,08—0,9 193—160 2,74
Альфельдер Лейне II 30—35 1,24 8 1,21 9,7 9/17 0,585/1,1 24,6—28,7 1,3—1,04 134—107 2,54
Лейне III 40—50 1,24 8 1,21 9,7 9/17 0,585/1,1 32,8—41 1,73—1,5 177—155 3,36
Gr I 8—10 1,35 4 1,43 5,72 10 0,7 6,55—8,2 0,345—0,3 60—52,5 0,57
ФРГ, Gr III 18—25 1,35 6,5 1,43 9,3 10 0,7 14,8—20,5 0,78—0,745 84—80 1,28
Линхофф Компак- томат III 25-30 1,35 7 1,43 10,0 9/15 0,635/1,06 20,5—24,6 1,08—0,9 108—90 1,78
32 Бородачев и др. 304
Продолжение табл. 3
Страна, фирма Марка (индекс) машины Производительность комплек- та машин по выпуску гото- вых смесей в т/ч Основные параметры барабана Условные сравнительные показатели
Диаметр в м Длина в м Площадь поперечного се- чения в л2 Объем в м3 Скорость вращения барабана Производительность бара- бана по сухому материа- лу в т/ч Количество испаренной влаги в т/ч при относи- тельной влажности мате- риала 5—3,5% Условное напряжение ба- рабана по влаге в кг/м3-ч Условная скорость газов при 200° С при расходе жидкого топлива 8,5 кг на 1 т смеси и коэффициенте заполнения барабана 6 = =0,15
в об /мин в м/сек
ФРГ, Шейд Хилле 40—50 1,26 8 1,25 10 — — 32,8—41 1,73—1,5 173—150 3,26
ФРГ, Хутер 400 20—25 1,1 6 0,95 5,7 — 16,4—20,5 0,86—0,75 151—132 2,15
W30 25—35 1,4 6 1,54 9,3 — — 20,5—28,7 1,08—1,04 116 1,66
ФРГ, WS50 40—50 1,6 7 2,01 14 — 32,8—41 1,73—1,5 123 2
Вибау WS70 50-75 1,8 8 2,54 20,3 — — 41—61,5 2,16—2,23 106 2
WS110 100—120 2,4 10 4,53 45,3 — 82—98 4,32—3,55 95,5 2,25
ТМ I 8—12 0,95 5 0,71 3,55 — — 6,55—9,8 0,345-0,357 100 1,15
ФРГ, ТМ III 20—30 1,2 7 1,13 7,9 — — 16,4—24,6 0,86—0,89 113 1,8
Теодор Оль ТМ V 40—50 1,8 7 2,54 17,8 — — 32,8—41,0 1,73—1,49 98 1,6
ТМ VI 50—60 1,8 10 2,54 25,4 — 41-49,2- 2,16—1,79 85 2
Англия, Паркер Стармикс 17 17-30 0,9 4,5 0,645 3,16 — — 13,9—24,6 0,73—0,895 280 2,7
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛД ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
498
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
1 Условные сравнительные показатели 1 51'0= = eheqecIeq hhhohitohee зхнзи'пиффеом и иээюэ ш у ЕН 2Л 2‘8 ЕЯИ1ГНОХ олои^иж atfoxoed hJh О oOOS ndu яоеел чхэобоиэ веняоиэл 2 2,15 1,52 еч 5,35 1,8 1,8 2,25 со
h'sWl&i S 3JEITS ОН EHPQEd -Е9 ЭИНЭЖНбНЕН Э0И901ГЭХ 193 150 91,5 CD сч CD О? 174 106 183 СЧ
%5‘g—G Е1ГЕИС1 -3XEW ИХЭОНЖЕИЯ ИОНЧ1ГЭХ -ИЭОИ1О ибн й/Ш я илгия цоинэйенэи oaxaohHiro^i 0,43—0,446 0,86-0,75 1,29 1,29 <зГ 2,16—2.37 3,45—3,26 4,32—5,95 6,9—7,15
h/ui Я XtfEHdolEW ЛгоОХХэ OH EHEQ -ЕЙЕ9 чхэонт11 oxntfossHody 8,2—12,3 16,4-20,5 CD 24,6 04 41-65,5 65,5-90 82—164 131—197
। Основные параметры барабана j Скорость вращения барабана Уэз/Ж я 1 1 1 1 1 1 1 1 1
wvw[go я 1 1 1 13,5 1 1 1 1 1
CW я гоэчро 2,3 2; СО 00 CD CD СО 13,6 32,6 32,6 CD СО
-W Я НИНОН -ээ олоинэбэнон чИвЪпонц 0,5 0,95 2,01 1,13 'Т 2,83 4,53 4,53 3,46
W Я ЕИИН'П' ’Т CD Г- 4,27 9,15 4,8 7,2 7,2 О
к я dxawEH'n' СО -ч о” CD о? 2,24 1,9 2,4 2,4 еч
hfUl 9 ЦЗЭЭМЭ Х1ЧЯ -охот ЛмоЛшчя он нишею ех -иакниом чхэончнэхийояеиобц 10-15 20—25 О СО СО о еЗ 50—80 80—110 100—200 1160—240
^3 W И 2ва 1 S ю сч 121—30 Т—60 51 81 102 оо
Страна, фирма Италия, Паризини Марини Швеция, Амман США, Литтл Форд США, Хетерингтон Бериер США, Пионер США, Мадсен
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
496
4. Сушильные барабаны, выпускаемые заводом «Прогресс» (СССР)
Параметр барабана Диаметр барабана в мм
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Длина барабана в мм 4000 6000 6000 8000 6 000 8 000 10 000 6 000 8 000 10 000 8 000 10 000 12 000 8 000 10 000 12 000 10 000 12 000 14 000 16 000
РАСЧЕТ СУШИЛЬНОГО БАРАБАНА
Тепловой расчет барабана сводится к решению следующих задач:
определению параметров теплоносителя;
составлению материального баланса;
составлению теплового баланса, определению расхода топлива, теплового
к. п. д. барабана и количества отходящих газов;
выбору основных параметров барабана.
Количество и состав продуктов сгорания топлива подсчитываются в нормаль-
ных кубических метрах или в килограммах на 1 кг жидкого топлива, или иа 1 м3
сухого газообразного топлива.
Расчеты производят по заданному составу топлива или по составу определен-
ного вида топлива, добываемого в СССР (табл. 5 и 6).
Количество сухого воздуха, теоретически необходимого для полного сгора-
ния жидкого топлива V° (или L0),
V° = 0,0899 (С + 0,375 S) + 0,265Н — 0,0333 О нм3/кг
или
L° = 0,115 (С + 0,375 S) Ч- 0,342Н — 0,0431 О кг/кг,
где С, S, Н, О — составляющие топлива в % по весу.
Расход воздуха с учетом коэффициента избытка
V = aV° нм31кг
или
L = aL° кг/кг.
1 9а9оте барабанных сушилок коэффициент избытка принимают а = 1,34-
Объем сухих продуктов сгорания топлива при коэффициенте избытка воз-
духа а = 1 определяется следующим образом:
двухатомных газов (азота)
vN2 = °>791/’° + 0,008N° нм3/кг\
трехатомных газов
vRo2 = 0,01866 (С + 0,375S) нм3/кг\
водяных паров
VH2O = 8,94|ot^ + 0,016IV0 нмз/кг.
32*
500
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
Состав свойства жидких топлив
Теоретический объем дымовых газов в нм?/кг г Л аое О -вл гоэъдо НЯИ1ГОЦ 11,78 11,48 11,27 10,92 11,47 11,45 11,10
и9д нйвп о эннвНоа 1,57 1,48 1,38 1,36 1,47 1,47 1,38
™Л не О -BJ эихЛэ 10,21 10,0 9,89 9,59 10,0 9,98 9,72
% я гОЯ 1 1 15,7 15,9 16,2 16,2 15,9 15,9 16,2
В9И1ГИ01 вяихэнЗэхяеЗвх 0,336 0,32 0,29 0,29 0,32 0,32 0,30 1
g axXtfeoa tfoxoad иимээиихэЗоэ! 10,8 10,6 10,4 10,0 10,6 10,5 10,2
g еаивпох ojoh -OQgd KHHBdojO exoirnax кеглей^ 10 180 10 110 9 880 9 850 9 650 9 420 9 240 9 620 9 460 9 280
% а вашшох OJQhOQBd BJBLrg Следы » 1,5 1,0 2,0 3,0 4,0 1,0 2,0 3,0
% я aanirnox oj -ОХЛЭ ЧХЭОНЧ1ГО£ Следы 0,02 0,05 0,1 I 0,15 1 1 0,2 0,3 1 0,15 0,2 0,3
Состав топлива в % 1О£В и tfod -О1ГЭИ}[ 0,1 0,4 0,5 0,5 0,5 0,7 0,8 0,7 0,5 0,5
вйээ 0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,6 0,7 2,5 i 3,0 3,2
tfodotfog 1 13,3 12,8 12,6 12,5 11,7 11,2 10,7 < 11,8 11,5 11,0
tfodairj^ 1 86,3 86,5 86,5 1 | 86,5 87,2 87,5 87,8 1 85,0 85,0 85,3
Топливо i* »S **‘*i ••• Я Й л Я • л • • ‘ • 2 • • • Р" • О О • • « • . • • « g о М S « • t- s я • 2 • • • щ CJ Ч Д Е-* - « С 0J • • ' • О ... о S О О S Л jp Н * ...«Я <и о <и Ч а о ? о и я • • • • и ... И 5-» ° S О я о о И ЧUААЬ oooob ООО щ (D В Р 05 ’Ф СО — СЧ -Г W х С Е- tn if со К g § О я £ Я О ° ь 2 а
со
Теоретический объем дымовых газов нм3/нм3 аое -ах иэ«ьро gFJHIfOn , 10,64 10,69
w₽/l iqdau 0 шчниДоа 2,14 2,13
гэЛ гае 0 -ах эихХэ 8,50 8,56
ихХДеоа Voxoed цияээьихэйоэ^ 9,48 9,51
a eebj олохЛэ ЭЭЯ ЦННЧВЭ^Х 0,73 0,765
gHW/ПХО a SEEJ OJOX -Лэ khh^cIojo ах -овнах квгпеиц 8523 8560
1 1 Объемный состав сухого газа в % £ !,2 3,3 |
о о — сч o' о
(Л X Следы »
С5Н12 <м о о“
о о о
С3н, еч г- о" о"
’нгэ ю сч
X о 97,9 94,0
Наименование газа Дашавский . . . Елшанский (Са- ратовский) ....
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
501
Объем продуктов сгорания топлива при коэффициенте избытка воздуха
а> 1:
1/г = 1/Ко2 + ^n2 + Ущо + (а — 1) У нм3/кг.
Объем водяных паров
Ун2о = VH2O + 0,0161 (а - 1) V° + 1,25Оф нм3/кг,
где Оф — влага парового распиливания жидкого топлива в кг/кг (Оф = 0,6 —
— 1 кг/кг).
Вес продуктов сгорания жидкого топлива
ДР
Ог = 1 ~ ТОО + 1>306aV° + °Ф кг/кг>
где Ар — зольность сухого топлива.
Количество сухого воздуха, теоретически необходимого для полного сго-
рания газа,
V° = 0,0476 ^0,5СО + 0,5Н2 + 2СН4 + 1,5H2S +
+ 2 + "J") CmHn —0,2J нм3/нм3,
где CO, H2, CH4, H2S, CmHn, O2 — составляющие газа в % по объему;
(т — знак при С; п — знак при Н).
Расход воздуха с учетом коэффициента избытка
V = aV° нм3[нм3.
При работе барабанных сушилок на газе коэффициент избытка принимается
равным а = 1,15 — 1,25.
Объем сухих продуктов сгорания горючего газа при коэффициенте избытка
воздуха a = 1:
объем двухатомных газов (азота)
V°Na = 0,79/ + нм3/нм3',
объем трехатомиых газов
v°ROa = 0,01 [СО2 + СО + H2S 4- СН4 + 2 т СтН„] нм3/нм3-,
объем водяных паров
^н2о ~ 0,01 [н23 - Н2 -J- 2СН4 -|- 0,12dem ~f~
+ CmHnJ 4-0,0161V0 нм3/нм3,
где Лгт — влажность газообразного топлива г[нмэ сухого газа, принимаемая
равной:
при (газ в °C...................... 0 10 20 40 60 80
dsm в г/нм3 ....................... 4,98 10,06 19,4 64,6 202,5 738,7
Объем продуктов сгорания газа при коэффициенте избытка воздуха a^> 1:
/ = l/ROs + VNz 4- VН2О + (а — 1) V нм3/нм3~,
502
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
объем водяных паров
^н2о = ^н2о + 0,0161 (а — 1) V нм3/нм3.
Удельный вес сухого газообразного топлива
усгт = 0,01 [1,96 СО2 + 1,52H2S + 1,25N2 + l,43O2 + 1.25СО + 0,0899Н2 +
+ 2 (0,536m + 0,045n) СтН„] кг/нм3.
Удельный вес влажного газообразного топлива
804
Вес продуктов сгорания газообразного топлива
Сг = Угт+-^- + 1.306аГКг/нлз.
В формулах для определения объема водяного пара влагосодержание воздуха
принято равным 10 г на 1 кг сухого воздуха.
Теплосодержание продуктов сгорания определяют на 1 кг жидкого топлива
или на 1 нм3 сухого газа по формулам
Js = Jг + (а — 1) ккал/кг или ккал/нм3,
где Jг — теплосодержание продуктов сгорания при а = 1:
— (^ro2cco2 + VN2 cNa + ^н2осн2о) ккал/кг или ккал/нм3-,
О о
Jв — теплосодержание теоретически необходимого количества воздуха: J в =
= V° cet ккал/кг или ккал] нм3.
Значения теплоемкостей приведены в табл. 7.
7. Средние значения теплоемкости воздуха и газов
при разных температурах
t в °C Теплоемкость в ккал/нм3 °C
со2 n2 о2 Н2О Сухой воздух Важный воздух
0 0,3805 0,3092 0,3119 0,3569 0,3098 0,3150
100 0,4092 0,3096 0,3147 0,3596 0,3106 0,3163
200 0,4290 0,3106 0,3190 0,3635 0,3123 0,3181
300 0,4469 0,3120 0,3240 0,3684 0,3147 0,3206
400 0,4628 0,3143 0,3291 0,3739 0,3175 0,3235
500 0,4769 0,3171 0,3339 0,3796 0,3207 0,3268
600 0,4895 0,3201 0,3385 0,3856 0,3241 0,3303
700 0,5008 . 0,3233 0,3426 0,3920 0,3275 0,3338
800 0,5110 0,3264 0,3464 0,3985 0,3307 0,3371
900 0,5201 0,3294 0,3498 0,4050 0,3338 0,3403
1000 0,5286 0,3325 0,3529 0,4115 0,3367 0,3433
1100 0,5363 0,3354 0,3557 0,4180 0,3396 0,3463
1200 0,5433 0,3380 0,3584 0,4244 0,3422 0,3490
1300 0,5495 0,3404 0,3608 0,4306 0,3448 0,3517
1400 0,5553 0,3430 0,3631 0,4367 0,3472 0,3542
1500 0,5606 0,3451 0,3653 0,4425 0,3494 0,3565
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
503
Материальный баланс барабанных сушилок в машинах для приготовления
битумоминеральных смесей не постоянен и зависит от изменения влажности
исходных материалов (песка и щебня) и изменения рецептуры выпускаемых
смесей (изменения соотношения песка и щебня в смесях при совместной их сушке
и от изменения количества минерального порошка и битума в смесях).
В машинах для приготовления горячих битумоминеральных смесей произво-
дительность барабана по сухому материалу
Gcyx — G2~-H кг/ч>
где П — производительность асфальтосмесительного оборудования по выпуску
готовых смесей в кг/ч; gMn — расход минерального порошка в % от веса смеси;
gg — расход битума в % от веса смеси.
Материалы
6г,шг ,t2 с
Рис. 7. Схема противоточной барабанной сушилки для песка и щебня, работающей на ды-
мовых газах
Для газа: t — температура в °C: d — влагосодержание в а/хг; J — теплосодержание
в ккал[кг\ с — теплоемкость ккал/кг °C. Для материала: G — производительность в кг!ч.\
со — влажность в %; t — температура в °C, с — теплоемкость в ккал/кг °C
Определение параметра G2 (рис. 7) осуществляется по заданной производи-
тельности оборудования (Л в кг/ч) и по заданным составам смесей (табл. 8).
При составлении материального баланса сушильного барабана определяют
статьи баланса, приведенные в табл. 9.
Влажность исходных материалов (песка и щебня) выбирают исходя из того,
что в средней полосе СССР в летнее время она равна (в %): для песка 2,5—6,
для щебня 1—2.
В весенние и осенние месяцы года влажность возрастает.
При совместной сушке песка и щебня расчетную относительную влажность
обычно выбирают равной 5%. При производстве горячих битумоминеральных
смесей влажность материала после сушки должна быть равна нулю.
Исходная влажность материала может быть заданной как относительной со г,
так и абсолютной <о“.
Пересчет (Oj на со“ и наоборот производится по формулам
а _ ЮОсОг
“1 ЮО — сог /о’
ЮОсо?
М1 ~ 100 + cof /о
504
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
8. Расчет производительности барабана по сухому материалу Gs
по параметрам Z7, gMn, g$
Компо- ненты Вид смеси
Крупнозернистая Среднезерннстая Мелкозернистая Песчаная
% от веса минеральной части смеси % от веса го- товой смеси i % от веса । минеральной части смеси % от веса го- товой смеси % от веса i минеральной ; части смеси % от веса го- товой смеси % от веса . минеральной части смеси : % от веса го- | товой смеси i
Песок и щебень 95—92 90,5—84,5 92—77 86,3—70 90—75 83,3—67 90—70 '83,3—62,5
Мине- ральный порошок 5-8 ^мп ~ = 4,75—7,3 8-23 &МП = =7,5—20,9 10—25 &мп ~ =9,3—22,3 10—30 % МП ~ =9,3—26,3
Битум 5-9 6,5-10 8-12 &б " 8—12
=4,75—8,2 =6,2—9,1 =7,4—10,7 =7,4—10,7
Итого 105—109 100 106,5— 10 100 108—112 100 108-112 100
(0,905 - - 0,845) П (0,863 — 0,7) П (0,833—0,67) П (0,833 -0,625) П
9. Материальный баланс сушильного барабана
Наименование статьи баланса Расчетная формула
Производительность оборудования по вы- пуску готовой смеси в кг/ч Количество минерального порошка в % от веса смеси ................ Количество битума в % от веса смеси Количество сухого материала на выходе из сушильного барабана в кг/ч Относительная влажность до сушки или влажность материала, отнесенная к сырому материалу в % Абсолютная влажность материала до сушки или влажность, отнесенная к сухому мате- риалу в % Влажность материала после сушки в % Количество влаги, удаляемой в процессе сушки в кг!ч . . Количество влажного материала, посту- пающего в сушилку в кг/ч П 1 V Дано в задании &мп I &б J _ wo-g^-gg _ Gcyx -G2- 100 П с с с 100 -G, 0,-6. )00 G3.100 и’~ G. юа= G^lOO, исух <02 _ - - — й>2 G,_Gl G2-G, 10*0_ю2 - __ г С01 — со2 2 100—0! Gi = Gs + Gs
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
505
или из данных, приведенных ниже
СО1 в % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ю“в % 1,01 2,02 3,1 4,17 5,27 6,38 7,53 8,7 9,88 11,1
Тепловой баланс сушилки определяет расход топлива на сушку и к. п. д.
агрегата.
При аналитическом расчете сушила задают температуру отходящих газов
и выбирают ее равной /" > 200° С. При этой температуре достигается удовлетво-
рительная работа обеспыливающих устройств без конденсации влаги в коммуни-
кациях на стадии сухой очистки газа и удовлетворительный к. п. д. установки.
Для составления баланса тепла проводят расчеты по следующим формулам.
Тепло, расходуемое на испарение влаги из материала,
ffluo = (in — Д) Са ккал/ч,
где 1,г <=> 595 -|- 0,471" ккал/кг — теплосодержание перегретого водяного пара
при атмосферном давлении и при температуре отходящих газов — темпера-
тура воды на входе в сушильный барабан, равная температуре материала.
Тепло, расходуемое на нагрев материала,
ёвг = Gtfn. щ (А — ifi) ккал/ч,
гДе сп. щ~ ОД® — 0'22 ккал/кг0 С — теплоемкость песка и щебня; 12 = tca -ф
Ц- Д/ — температура материала на выходе из сушильного барабана.
Температуру принимают:
а) при приготовлении смесей без минерального порошка несколько выше
температуры смеси tCM (на величину А£ = 10 ~ 20° С), учитывая потери тепла
на пути от барабана до мешалки;
б) при приготовлении смесей с минеральным порошком, который просуши-
вается и нагревается в мешалке за счет тепла песка и щебня, полученного
в сушильном барабане, температура t2 = t2n определяется из следующего теп-
лового баланса:
@2сп. щ (^2 Чм) = @мпсмп ^ся ^1) “Ь Доо" (г'п ^1)
или, решая уравнение относительно t2n и принимая теплоемкость сп щ = смп
получим
/МП f I вмп Г. . , «да (. . Д оГ
где GMn = кг/ч (дано в задании); омп — абсолютная влажность мине-
рального порошка в %; in = 595 -ф- 0,47^—теплосодержание водяного пара,
Удаляемого из мешалки в процессе перемешивания минерального порошка
с песком и щебнем, т. е. при температуре, близкой к температуре смеси (~ 160° С).
Потери тепла через стенки барабана в окружающую среду
Snom = CL2F (tcm to) ккал/ч,
где F — нагретые поверхности барабана в ж2; tcm — средняя температура стенок
барабана. В зоне горения топлива температура стенок барабана достигает 400° С,
на выходе из барабана температура стенок не более 100° С =
= 250° С); t0 — температура окружающего воздуха (вне зоны, охваченной про-
506
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ приготовления смесей
цессом теплообмена); «2 = ак 4- аизл ккал]м2-ч °C — коэффициент теплоотдачи
от нагретой поверхности к воздуху, учитывающий теплоотдачу конвекций (аЛ)
и излучением (««-м)-
Для агрегатов, работающих на открытом воздухе, можно принимать а2 =
= 25 ккал/м^-ч °C.
Для агрегатов, защищенных от ветра и атмосферных осадков (теплоотдача
в свободном потоке), а2 определяют по эмпирическим критериальным уравнениям,
приведенным в специальных курсах по теплопередаче.
Потери тепла с уходящими дымовыми газами при сгорании 1 кг топлива
Snc = Icco/ro2 + cN/N2 + сн2о^н2о + % (а - О V°] (t" - tg) ккал/кг
(значения теплоемкостей см. в табл. 7).
Расход топлива
G = 81^o + gcO,+j nom
g — gnc
где g = Qfrlm 4“ ст^т ккал/кг — тепло, полученное при сжигании 1 кг топлива;
QP — низшая теплота сгорания рабочего топлива в ккал/кг-, г\т — к. п. д. топки,
учитывающий неполноту сгорания и потери в окружающую среду (цт 0,9);
ст — теплоемкость топлива (для жидкого топлива можно принимать
0,5 ккал/кг °C); tm — температура топлива (оптимальная температура нагрева
мазута и моторного топлива перед сжиганием 80—90 'С).
Схема теплового баланса приведена ниже
Приход тепла
Расход тепла в ккал/ч
От сжигания топлива
Внесенное с топливом
Внесенное с материалом
Внесенное с влагой материала
Qi = QpHom
Сг —
Сз — сп.
С4 =
Итого приход тепла 2 <21-4
Расход тепла
На испарение влаги На нагрев материала Qa — (г'п ^1) G3 Qe сп. щ (^2 ^1) ^2
Итого полезно использованное тепло
Потери через стенки барабана Потери с уходящими газами Потери в топке Неточность расчета Q? “ (tcm to) Qs “ ёп. с&т c9=(i-M <%Gm Q10 ~ Qi- j—S Q5-9
Всего расход тепла 2 Q5_lo
Расчет можно считать удовлетворительным, если неточности расчета не пре-
вышают Qlo < 6%.
Тепловой к. п. д. барабана
IQs-.
2 Ci-4
1)6 =
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
507
Количество отходящих газов из сушильного барабана в 1 ч при температуре
I" с учетом влаги из материала
У1" = I?" 4. м3/ч
о. г с. г ~ v в. п ' •
где V'" г = [v^o2 + V°Ns + (а — 1) V°] Gm • -27*------объем сухих дымовых
газов в м3/ч; У1в" п •= V1" nGe п — объем водяных паров в м3/ч; Ge n~ G3I-
+ у° п^н2о^т — влага, полученная из материала и от сгорания топлива
в кг/ч; у° „ = 0,804 — удельный вес водяного пара при нормальных усло-
' ,,'t” 1 273 +Г „ ,
виях в кг/нм; V' = •=------------------удельный объем пара при темпера-
' Л+ 2( о
'в. п
туре f в м3/кг.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СУШИЛЬНОГО БАРАБАНА
Размеры барабана: объем Vg, диаметр D и длину L определяют по основному
показателю его работы как сушила по напряжению барабана по влаге А =
Q
= т+ кг/м3‘Ч и по данным теплового расчета.
rg
Показатель А (количество испаренной влаги с 1 м3 объема барабана) зависит
от принятой схемы процесса сушки, от типа насадок в барабане, степени его запол-
нения материалом и от числа его оборотов.
Кроме того, А зависит от свойств, влажности и размеров частиц материала.
Величину А выбирают по практическим материалам; для сушильных бара-
банов дорожных машин следует пользоваться данными, приведенными в табл. 3.
По принятому значению А определяют объем барабана, его диаметр и длину
=
о. г
D V 3600-0,785 (1—0) Ve М’
, Уб
L 0785D2 ’
где Ga — количество испаренной из материала влаги в кг/ч, взятое из материаль-
ного баланса теплового расчета; l/g i — объем отходящих газов в м3/ч при тем-
пературе t" (~200° С).
При температуре 200° С работа обеспыливающих устройств протекает нор-
мально без конденсации влаги в газоходах; vs — скорость отходящих газов в
конце барабана в м/сек. Во избежание большого уноса пылевых частиц с дымовыми
газами принимают уе eg 2,5 м/сек; р = 0,1 — 0,15 — коэффициент заполнения
барабана материалом, связанный зависимостью
6 = _LiJZ-L . т
2 УлАР+О ’
где G-l и G2 —- вес материала, поступающего и уходящего из барабана в кг/ч;
Ум насыпной вес материала в кг/м3; X — время пребывания материала в бара-
бане в мин. г
508
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
Необходимое время пребывания материала в барабане можно ориентировочно
определить по эмпирической формуле А. П. Ворошилова
120Руд (сох—аа)
А [200 — (®х— <й2)]
мин,
где ум дается в кг/м3; и <о2 — начальная и конечная относительная влажность
материала в % по весу.
По данным испытаний сушильных барабанов с подъемно-лопастной системой
внутреннего заполнения, работающих по схеме, приведенной на рис. 7 при на-
пряжении по влаге А = 200 кг/м3-ч с числом оборотов, соответствующим его
окружной скорости v » 0,75 м/сек, при угле наклона к горизонту 3 — 3,5°,
время пребывания материала равно т = 24- 2,5 мин.
Для барабанов, работающих с другим напряжением по влаге (т. е. с другими
условиями теплообмена), время пребывания материала в барабане должно быть
скорректировано. ю. предельные значения коэффициента k Ориентировочно число оборотов наклонных барабанов может быть
Движение материала Тяжелые материалы Легкие материалы определено по формуле А. П. Вороши- лова tnkL
Прямоточное Противоточное От 0,7 » 0,5 До 0,2 » 2 п = об мин, xD tg а где т — коэффициент, зависящий от типа насадки. Для барабанов с подъем- - коэффициент, зависящий от характера э табл. 10). эотов барабанов для сушки песка и щебня
но-лопастной системой т = 0,5; k — движения материала (выбирается п Практические значения чисел обо
принимают из соотношения п = об/мин при окружной скорости барабана
0,6 <J v</_ 0,8 м/сек.
Мощность, необходимая на вращение барабана, приближенно определяется
по формуле А. П. Ворошилова
N = О.ООВО’ДусрИтахО кет,
где D — диаметр барабана в м; L — длина барабана в м; усР — средний насып-
ной вес материала в кг/м3; п — максимальное число оборотов барабана в минуту;
<Т — коэффициент мощности, который зависит от системы внутреннего устройства
барабана и коэффициента заполнения барабана.
Для барабанов с подъемно-лопастной системой коэффициент а равен 0,038;
0,053; 0,063; 0,071 при коэффициенте заполнения р, соответственно равном 0,1;
0,15; 0,2; 0,25.
Более точно мощность, необходимая на вращение барабана, определяется
по сопротивлениям.
В сушильном барабане с подъемно-лопастной системой потребляемая мощ-
ность расходуется:
на подъем материала, поступающего в сушилку;
на преодоление сил трения, возникающих при пересыпании материала внутри
барабана и при качении бандажей по роликам.
Не усложняя расчетов, с достаточной для практики точностью, можно
учесть сопротивления от подъема материала, считая, что лопасти исключают его
Скольжение, и сопротивление от качения бандажей по роликам (рис. 8).
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
509
Нагрузка, воспринимаемая одним опорным роликом (при равномерном рас-
пределении нагрузки по роликам)
+.g6- ке
a cos 0
где а — число роликов, воспринимающих нагрузку.
Сопротивление трения качения бандажей по роликам, отнесенное к образую-
щей ролика
'2aNk
W, = —г— кг,
dp
грр k — коэффициент трения качения. (Для
стали по стали k = 0,0005 м.)
Трением в подшипниках роликов пре-
небрегаем.
Сопротивление от подъема материала
в барабане, отнесенное к образующей бан-
дажа барабана
IF — кг
w 2 — -£)
Плечо Ь, на котором действует вес мате-
риала
d
Рис.
НИЯ
8. Схема
мощности
О = X Sin -у м,
. „ а
Sin Ч
2 п
где х=уОб па
T80Sina
оси барабана до центра
занимаемого материалом.
Угол а определяют
площади сегмента и нг ходят из таблиц при
радиусе барабана R = 1
м — расстояние от
тяжести сегмента,
из выражения для
к расчету определе-
на вращение бара-
бана:
D&— внутренний диаметр барабана
в м; D — диаметр бандажей на
барабане в м; d& —диаметр опор-
ных роликов в м; 6 = 30 — 35° —
угол, определяющий положение
опорных роликов; — вес бара-
и 2
бана в кг', GM = 0,785Р^Ьур — вес
материала в барабане в кг (у—объем-
ный вес материала в барабане в кг/м3;
3 — коэффициент заполнения бара-
бана); х и b — координаты положе-
ния центра тяжести материала
в барабане
р2
а ~2 Кб / Ла . \
рл^^-^-^-sinaJ.
Полное сопротивление на окружности бандажа
W = Wt 4- Г2 кг.
Мощность, необходимая для вращения барабана
Мб = уо2 квт’
TtDn . х
где v — -gg- м/сек — окружная скорость вращения бандажа при числе обо-
ротов п об/мин.
Обечайка барабана. Размеры обечайки барабана (объем Vg; диаметр D и
длина L) выбирают по результатам теплового расчета, обеспечивая его оптималь-
ную характеристику.
510
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
Наибольшее распространение получили следующие соотношения размеров
обечаек барабанов для дорожных машин (рис. 9):
L:D6= 4-^5.
Расстояние от торца барабана до бандажа
Зависимость толщины стенки барабана от его диаметра приведена ниже.
Dq в м 1 1,4 1,8 2,4
6 в мм 8 10 12 16
Расположение привода барабана (размер а) выбирается ближе к загрузочной
(холодной) части барабана.
Встречаются конструкции, где a<J
Рис. 9. Схема "к определению относительных размеров
обечайки барабана
Расчет обечайки барабана обычно производят по условной упрощенной схеме
нагрузок, представленной на рис. 9.
О.и Gg .
q =-----j----- кг/см;
„ 1 32Л'
Л4/ср — 71 620 —---- кгсм.
п
Изгибающий момент
. . ।
Мизг = — + —
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
511
где Ge — вес венцовой шестерни барабана в кг, приложенный в середине про-
лета /0; _____________
Мрасч = 0,35Л4изг + 0,65 У М\зг + М2кр кгсм;
г>4 Г)4 Г)4 ч_гА
w = — —- & о 1 —~ смЯ
32 DH ' DH
ИЛИ
пГ)н
W = ~ б см3;
4
М.расч . ,
Прогиб обечайки в миллиметрах, отнесенный к 1 м длины расчетного пролета
нера-
барабана, должен соответствовать
венству
11. Число заходов винтовой ленты
в зависимости от диаметра барабана
Диаметр ба- рабана в м Число захо- дов винтовой леиты в зо- не I Протяжен- ность зоны I
1-1,4 8—10
1,8 10—12 j (0,7 —0,4) D
2,4 16
стрела прогиба
fo - fl + Ь — 384 • Ej + 48£J ’
J = °б) с,и4 — экваториальный
момент инерции сечения барабана; Е —
модуль упругости для стали в кГ!смГ
Значение Е при температуре стенок барабана 100; 200; 300 и 400° С соста-
вляют 2 010 000; 1 950 000; 1 880 000; 1 790 000 кг!см3.
Внутренние устройства барабана должны обеспечивать:
а) интенсивное перемещение материала в глубь барабана в зоне загрузки,
чтобы материал не пересыпался из барабана обратно в загрузочную коробку
(зона I, рис. 9);
б) интенсивный процесс теплообмена между теплоносителем (газами) и мате-
риалом в конвективной части барабана за счет рациональной конструкции его вну-
треннего устройства (зона II);
в) хорошие условия сгорания топлива в самом барабане. В зоне горения
материал не должен засыпать факел форсунки (или горелки) и вокруг факела
должна сохраняться достаточно высокая температура, обеспечивающая нормаль-
ное горение, т. е. материал должен подходить к этой зоне прогретым (зона III).
В зоне I размещают приемно-откидные лопасти, выполняемые по типу много-
заходной винтовой ленты в транспортных трубах.
Число заходов винтовой ленты и протяженность зоны I зависят от диаметра
барабана (табл. И).
_ Угол подъема винтовой ленты принимают в пределах 45—60° или шаг винта
S = (3,14 — 1,8) D6. Лопасти этой зоны привариваются к обечайке барабана.
В зоне II для барабанов дорожных машин, где основное сгорание топлива
происходит в самом барабане, применяют подъемно-лопастную систему внутрен-
него устройства (система насадок). На рис. 10 приведены различные типы лопа-
стей, применяемых в наклонных барабанах.
Перемещение материала вдоль барабана осуществляется за счет наклона
барабана.
512
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛД ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
Тип, показанный на рис. 10, а, встречается наиболее часто из-за простоты
конструкции. Докт. техн, наук Н. М. Михайлов рекомендует применять лопасть
(рис. 10, б) со следующими относительными размерами:
/х: D6 = 0,2; /2 : D6 = 0,085; Dr = 0,&D6 и а = 25-ь30°.
Лопасть (рис. 10, в) также встречается в барабанах для дорожных машин
как в отечественных, так и в зарубежных конструкциях.
12. Размеры лопастей в мм
сушильных барабанов завода «Прогресс»
я а. s s s 5 3 л п. а Количество деталей н k R б
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 8 8 8 12 12 16 16 180 200 200 200 240 240 240 140 160 160 160 195 195 195 160 180 180 180 220 220 220 4 5 5 6 6 8 8
Лопасть (рис. 10, г) применяется в сушильных барабанах, изготовляемых
заводом «Прогресс» Главхиммаша. Размеры этих лопастей по нормалям завода
приведены в табл. 12.
В зоне' II по длине барабана ло-
пасти устанавливаются в несколько
рядов.
Между рядами оставляют зазоры
50—200 мм и шаг лопастей по окруж-
ности обечайки смещается для луч-
шего перемешивания материала.
В наиболее нагретой части бара-
бана лопасти крепят к обечайке на
болтах таким образом, чтобы была
обеспечена возможность относительного
перемещения лопастей и обечайки при
различных температурных удлине-
ниях.
Короткие отрезки лопастей могут
крепиться жестко (на сварке). Так,
завод «Прогресс» допускает для бара-
банов с выносной топкой жесткое крепление лопастей длиной до 1000 мм.
В зоне III применяют винтовые лопасти для перемещения материала к раз-
грузочной коробке. Имеются барабаны вообще без лопастей в зоне III или с ло-
пастями, расположенными вдоль оси обечайки, где перемещение материала осу-
ществляется только за счет наклона барабана.
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
513
Для барабанов с горизонтальной осью конструкция внутренних устройств
в зонах I и III аналогична с наклонными барабанами.
В зоне II горизонтально расположенных барабанов применяются два типа
устройств:
а) подъемные лопасти, устанавливаемые по обечайке наклонно по линиям
многозаходного винта. Шаг линии винта принимают S > л£><5 (рис. 11, а).
Лопасти должны обеспечить интенсивное перемешивание и перемещение
материала вдоль барабана;
Рис. И. Схемы подъемно-транспортных лопастей в горизонтально расположенных ба-
рабанах:
а — подъемные лопасти, установленные наклонно по линиям многозаходного винта;
б — подъемные лопасти, установленные горизонтально совместно с транспортирующей
лентой
б) подъемные лопасти, устанавливаемые параллельно образующей обечайки
барабана, обеспечивают только перемешиваиие материала.
Для перемещения материала применяется однозаходная винтовая преры-
вистая лента (рис. 11, б).
Параметры винтовой ленты ориентировочно можно определить из следующего,
Производительность барабана как транспортной трубы равна
П = 60FSn<py т/ч,
Р р _ ЛО2
где г --------площадь поперечного сечения барабана в .и2; S — шаг винтовой
ленты в м (обычно S С 0,50); п — число оборотов барабана в минуту; ср — пло-
щадь сечения материала в м2, находящаяся в зоне воздействия винтовой ленты
на протяжении одного шага винта при коэффициенте заполнения барабана р.
ота площадь определяется графически из рис. 11, б; у — объемный вес мате-
риала в т/м5.
33 Бородачев н др. 304
51
Оборудование для приготовления смесей
Рис. 12. Схема к расчету бан-
дажа
Сушильные барабаны дорожных машин имеют два бандажа, которые при
вращении барабана катятся по опорным роликам. Размеры бандажей выбирают
по каталогам, а затем проверяют на прочность.
В барабанах дорожных машин поперечное сечение бандажей, выполненных
из стального литья, и число компенсаторов, соединяющих барабан с бандажом,
можно принимать исходя из табл. 13.
На практике при расчете бандажа применяют упрощенный расчет, рассма-
тривая участок между двумя компенсаторами (башмаками) как свободно лежа-
щую балку на двух опорах, нагруженную со-
средоточенной силой (реакцией от опорного ро-
лика) .
Расчетная нагрузка на бандаж (рис. 12)
4 cos а
где Gg—вес барабана в кг; GM—вес материала
в барабане в кг.
Р1
Мизг = -j- кгсм,
, ЛО
где I = в см — расстояние между опорами
(компенсаторами) бандажа при числе опор т;
_ М-изг ______г 1
Для бандажей, выполненных из стального литья [о] < 600 кГ1с:л-.
Определяя размеры опорных роликов, принимают соотношение между диа-
метром бандажа D и диаметром опорного ролика р (рис. 12) равным
0,25© < d0. р < 0,3D.
Ширину опорных роликов принимают более ширины бандажа на 20—30 мм,
учитыва- емпературное удлинение барабана и неточности монтажа.
'пературное удлинение барабана можно определить по формуле
Д Z a (Zcm t0) l0,
где а — коэффициент линейного расширения металла обечайки барабана; tcm —
температура стенок барабана; t0 — температура окружающей среды; 10 — рас-
стояние между опорами (бандажами) барабана.
13. Поперечные сечения бандажей и количество компенсаторов к ним
Параметры Диаметр барабана в м
1 1,4 1,8 2,4
Поперечное сечение бандажа в мм 80X40 100X50 120X65 160X85
Количество компенса- торов по окружности ба- рабана 8 8—10 10—12 16
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
515
Принятые размеры бандажей и роликов проверяют на контактную прочность
по формуле ___________
, Г Р R + Го. Р
^(W]/ - < [<Т],
где Р — нагрузка на ролик в кГ; В — ширина бандажа в см; Е — модуль упру-
гости материала ролика в кГ/смъ; R и г0 р — радиусы бандажа и роликов.
Величину допускаемых контактных напряжений в кг/см12, принимают:
Сталь Ст. 3..........................................
» Ст. 4..........................................
» Ст. 5..........................................
Стальное литье.......................................
Чугун................................................
4000
5000
6000
3000—5000
3000—3500
Топки сушильных барабанов являются камерой, в которой топливо воспла-
меняется и частично сгорает. Полное сгорание топлива происходит в сушильном
барабане. Размеры топки задаются в зависимости от вида топлива.
В сушильных барабанах отечественных асфальтосмесителей в качестве
топлива применяют преимущественно тяжелые жидкие топлива (мазуты). Отно-
шение диаметров топки к ее длине обычно равно 0,5. Объем топочного простран-
ства принимается исходя из условного напряжения порядка 1 000 000 ккал/м3-ч.
В конструкциях топок предусматриваются их быстросъемность и их поворот
вокруг продольной оси. Топка состоит из металлической обечайки, обмурованной
изнутри огнеупорным кирпичом или огнеупорными блоками (кольцевыми сег-
ментами). Швы между кирпичами (блоками), которые делают толщиной не более
1 мм, заполняют раствором из огнеупорной глины с шамотным порошком. Швы
каждого ряда смещают с целью предотвращения выпадения сразу нескольких
кирпичей из обмуровки.
Между металлической обечайкой и обмуровкой прокладывают листовой
асбест, основным назначением которого является компенсация различного расши-
рения обечайки и обмуровки в процессе работы топки.
ОБЕСПЫЛИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Оборудование для приготовления битумоминеральных смесей, перерабаты-
вая сухие и нагретые сыпучие кусковые и порошкообразные минеральные мате-
риалы, является источником значительного пылеобразования.
Основными местами пылеобразования являются:
а) сушильный барабан, откуда значительная часть пыли уносится с отходя-
щими дымовыми газами. Достоверных данных о степени запыленности газов при
сушке песка и щебня еще нет. Сведения, характеризующие запыленность, при-
ведены по материалам НИИОГАЗ в табл. 13;
б) двухвальная лопастная мешалка, где пыль образуется при перемешивании
сухих минеральных материалов, еще не смоченных битумом. Особенно сильное
пылеобразование происходит, когда в мешалку с горячим материалом (песком
и щебнем) загружают влажный минеральный порошок. Под защитным кожухом
мешалки пары воды создают давление, способствующее выделению пыли через
неплотности конструкции;
в) грохоты; гравитационные транспортеры (желобы, трубы); элеваторы при
неудовлетворительном состоянии кожухов и другие механизмы.
Пыль возникает, когда движущиеся части механизмов передают кинетиче-
скую энергию пылинкам, а также при принудительном или при гравитационном
перемещении материала, когда его движение создает эжектирующее (увлекаю-
щее) действие на пылинки, взвешенные в потоке воздуха.
Эти же причины приводят к рассеиванию пыли в окружающую среду (в по-
мещение или вблизи оборудования, если оно работает на открытом воздухе);
33*
516
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
13. Характеристика пыли в отходящих из сушильного барабана газах
Место выделения пыли Пыль Запыленность газов в г/нм3 Состав в °/0 по весу Удельный вес в г/см3
Размер частиц в мк
ю о о О Св. 5 до 10 1 Св- 10 до 15 Св. 15 до 20 Св. 20 до 30 1 Св. 30 до 40 : Св. 40 до 60 Св. 60 до 90 Св. 90 |
Углесушн- льный барабан Каменно- угольная 75 17,5 20,3 11,8 10,3 17,0 9,7 10,2 1,0 2,2 1,6
Сушильный барабан Из апатито- вого концен- трата до 120 27,5 25,5 5,5 9,7 19,2 7,7 4,0 0,8 0,1 3,0
наибольшее рассеивание пыли возникает, если под укрытиями оборудования
(защитными кожухами) возникает давление выше окружающей среды под дей-
ствием движения материала или по другим причинам.
На производствах предусматривают следующие современные средства
борьбы с запыленностью воздуха:
а) применяют защитные устройства (укрытия) в местах наибольшего пыле-
образования;
б) отсасывают запыленный воздух из-под укрытий, в особенности в тех слу-
чаях, когда под укрытиями создается повышенное давление;
в) улавливают пыль у мест ее выделения при помощи аспирационных уста-
новок; применяют гидрообеспыливание (искусственное увлажнение материала),
например, в мешалках при очистке их горячим сухим песком по окончании ра-
боты;
г) производится обработка минеральных порошков битумом (поставка биту-
минированных порошков) для удержания мелких фракций в массе материала;
д) запыленные газы и воздух очищают от пыли в специальных установках
перед удалением в атмосферу.
Объем воздуха,который необходимо отобрать из-под укрытий для предотвра-
щения пыления
Qe= v (Sf отв И- /ж) 3600
где о — скорость воздуха, проходящего в укрытие через смотровые отверстия,
неплотности в укрытии и по желобу,
[х — коэффициент расхода воздуха (0,65); g — ускорение силы тяжести
(9,81 ж/сек2); h — разрежение в укрытии в кг/ж2; Fome — площадь смотровых
отверстий и неплотностей в укрытии в ж2; — площадь поперечного сечения
желоба, не занятая движущимся материалом, в ж2.
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
517
Величина минимального разряжения (в кг/м22) в укрытии, необходимого
для предотвращения выбивания запыленного воздуха через неплотности кожу-
хов, приведена ниже
Мешалки двухвальные................................
Сита вибрационные .................................
Питатель тарельчатый...............................
Питатель кареточный . •............................
Места падения материала на транспортеры............
Элеваторы..........................................
Шнеки . ‘..........................................
Бункеры............................................
0,2
0,15
0,1
0,1
0,2
0,2
0,1
-1,5
Местные отсосы запыленного воздуха располагают в области наибольшего
положительного давления в укрытии. Присоединительные патрубки изготовляют
в виде расширяющихся воронок для уменьшения сопротивлений воздуху при входе
в трубы.
При проектировании воздуховодов следует избегать горизонтальных участ-
ков, где обычно наблюдается оседание пыли даже при перемещении сухой пыли
на больших скоростях воздуха 8—12 м/сек. Каждый местный воздуховод следует
снабжать устройствами для его очистки (в особенности на горизонтальных участ-
ках) и шибером для регулирования режима движения воздуха.
Конечную скорость воздуха (газов) в выпускных трубах следует назначать
не менее 18—20 м/сек и над трубой не устраивать колпаков.
Для вентиляторов аспирационных установок необходимо предусматривать
запас производительности на 20—30% и соответственно запас мощности двига-
теля, чтобы иметь возможность увеличить отсос воздуха от оборудования.
Допустимая концентрация пыли для выброса дымовых газов из сушильных
барабанов на асфальтобетонных заводах не установлена. Однако по требованиям
санитарных норм во избежание загрязнения атмосферного воздуха пылью, вы-
брасываемой аспирационными установками в атмосферу, установлена предельно
допустимая концентрация минерально-нейтральной пыли не более 150 мг/м3.
Предельно допустимая концентрация пыли в атмосферном воздухе не должна
превышать 0,15 мг/м3 (среднесуточная).
Аппараты для улавливания пыли делятся на работающие сухим способом
(сухие) и работающие с применением воды (мокрые).
К первой группе относят: простые и батарейные циклоны, инерционные
пылеотделители, рукавные фильтры, электрофильтры, а ко второй — скрубберы,
пылеуловители ударносмывного действия и пенные пылеуловители.
Из аппаратов первой группы с должной эффективностью работают рукавные
и электрофильтры. Однако первые хорошо работают только при сухой, холодной
и легко стряхивающейся пыли и требуют очень внимательного ухода за тканью;
вторые дорого стоят и сложны в эксплуатации и в силу этого почти не применяются
в условиях работы асфальтобетонных заводов (АБЗ).
Инерционные пылеотделители непригодны для улавливания мелкой пыли
размером 0—5 мк и могут применяться только как первая ступень очистки.
Циклоны работают лучше инерционных пылеотделителей, допускают темпе-
ратуру газовой среды до 400° С и выше и применяются как при одноступенчатой
(сухой) очистке газов (при пониженных требованиях к запыленности выброса),
так и при двухступенчатой очистке (сухая — мокрая).
Аппараты второй группы (мокрые) обеспечивают необходимую эффективность
очистки выброса, но имеют существенные недостатки в условиях работы на АБЗ:
1) удаление шлама является серьезным затруднением в применении мокрых
пылеуловителей в связи с необходимостью устройства шламовых коммуникаций,
отстойников и фильтров для очистки воды;
2) в холодные периоды года в неотапливаемых помещениях их трудно ис-
пользовать.
В отечественном дорожном машиностроении в комплектах оборудования для
приготовления битумоминеральных смесей применяются циклоны НИИОГАЗ как
518
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
при одноступенчатой очистке выброса газов и запыленного воздуха, так и при
двухступенчатой. На второй ступени применяются циклоны-промыватели СИОТ.
Циклоны НИИОГАЗ (рис. 13) имеют несколько модификаций: ЦН-15, ЦН-15у
(укороченный), ЦН-24 и ЦН-11, конструктивно отличающиеся главным образом
углом наклона крышки и входного патрубка к горизонту.
Циклоны ЦН устанавливают одиночные и группами до 8 шт. в одном блоке
в зависимости от требующейся пропускной способности обеспыливающей уста-
новки. Производительность циклонов зависит от их диаметра, однако с увели-
чением диаметра снижается степень очистки газа.
Установки ЦН применяют для очистки газа от 20 м3/ч в одиночном циклоне
малого диаметра и до 100 000 м3/ч в группе из восьми циклонов наибольшего
диаметра.
Циклоны ЦН устанавливают над бункерами для сбора улавливаемой пыли,
что для циклонов НИИОГАЗ является обязательной частью установки. В табл. 14
приведены характеристики циклонов НИИОГАЗ.
14. Характеристики циклонов НИИОГАЗ
Тип циклона Диаметр циклона в мм Приближенный коэффициент очистки газа в % в зависи- мости от размеров частиц пыли с удельным весом уп == = 2,3 г/см3 при отношении др : у^ = 75 м при условном диаметре частиц в мк Коэффи- циент гидравли- ческого сопротив- ления £ Допускаемая запыленность газа при сла- бо слипаю- щихся части- цах в г/нм3
5 10 20
ЦН-15 800 50 85 97,5 105 400
ЦН-15 600 55 87 98 105 300
ЦН-15 400 69 89 98,5 105 200
ЦН-15 200 77 93 99 105 150
ЦН-15 100 83 95 99,5 105 60
ЦН-15у 800 40 81 97 ПО 400
ЦН-15у 200 70 91 99 по 150
ЦН-24 1000 30 70 96 60 500
ЦН-24 500 41 79 97 60 250
ЦН-И 800 65 90 98 180 400
цн-п 100 86 97 99,8 180 60
Примечание. Для группы циклонов, независимо от их числа коэффи-
циент гидравлического сопротивления принимается на 10% выше.
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
619
Коэффициент очистки газа от пыли зависит от диаметра 6 и удельного веса уп
частиц пыли, от удельного веса газа yt и его скорости w, от диаметра D и типа
циклона, а также от перепада давления в циклоне Ар.
Гидравлическое сопротивление одиночного циклона или группы
Др.= Е-Ц;— в мм вод. ст.,
и 2g
где Ар — гидравлическое сопротивление циклона, т. е. потери полного напора
в мм вод. cm.; g — коэффициенты гидравлического сопротивления; w — условная
скорость, получаемая как отношение секундного объемного расхода газа qp
к полному поперечному сечению корпуса циклона при его диаметре D
4Яр .
w = —7-7 в м сек.
Оптимальные результаты работы циклонов ЦН получаются при скорости
w 5=1 3,5 м/сек; g — ускорение силы тяжести (9,81 ж/сек2).
Гидравлическое сопротивление циклона следует выбирать исходя из вели-
чины напора-^ = 55-1-75 м, так как в этих пределах находится область опти-
мальных условий работы аппаратов ЦН.
Для пересчета объема и удельного веса газа следует пользоваться формулами
„ \ 1 273 273 + t ..
qp = Qo -------б-------= 2,784Qo-----тг— м3/сек;
D П
В
yt = Y07-7-^—
(^-гтз)760
= О,359уо 97/, . кг/м3,
Z / О 4
где qp — секундный расход влажного газа (при ГС и В мм рт. ст.) в м3/сек;
Qo — секундный расход влажного газа при 0° и 760 мм рт. ст. в нм3/сек; t —
температура газа на входе в циклон в °C; В — давление (абсолютное) рабочего
газа на входе в циклон в мм рт. cm.; yt — удельный вес влажного рабочего газа
(при t° и В в мм рт. ст.) в кг/м3; уй — удельный вес влажного газа (при 0° и
760 мм рт. ст.) в кг/нм3.
Если объем или удельный вес даны для нормального сухого газа и известно
содержание водяных паров в нем т кг/нм3 сухого газа, то
Qo — Qca 1 -г -q нм3/сек;
(Уса + т) 0,804
0,804 + т
кг/нм3.
Число циклонов, необходимых для очистки заданного количества газа,
определяется аэродинамическим расчетом.
Для этого должны быть известны параметры газа: yt, В и t, определено
допустимое сопротивление Ар и выбран тип и размер циклона.
Объем газа qp, проходящего через один циклон диаметром D:
<7р == W 3-48°2 V = 5>8°2 1/ — (273R~h ^- м3/сек.
4 г УЛ Г УоВ^
>20
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
Число циклонов, необходимое для очистки газа в количестве Qp м^/сек.'.
„-^£-0172^ ],/- ~ — 0 287]/М
qp U’ Ь2 К Ар (273 + t) ' D* f Ар’
Гидравлическое сопротивление Др одиночного циклона при заданных qp,
\t. g и D вычисляют по формуле
Ар = 0,0826 - у\Р мм вод. ст.
Для группы циклонов гидравлическое сопротивление будет равно
/\ргр = 1.1 Ар мм вод. ст.
Диаметр циклона D при заданных величинах qp, yt, Ар, g вычисляют по
формуле ______
D = 0,5361/
Г Ар
Основные габаритные размеры циклонов НИИОГАЗ приведены в
табл. 15—17 (рис. 13).
15. Размеры, общие для всех типов циклонов НИИОГАЗ
(в долях внутреннего диаметра D)
Размеры Доли D Примечание
Наименование Обозначение
Наружный диаметр вы- хлопной трубы d 0,6 Толщину стенки выхлоп-
Внутренний диаметр пылевыпускиого отвер- стия сП 0,3 —0,4 ной трубы брать не более 0,2 /О Больший размер dx при-
Ширина входного па- трубка в циклоне (вну- тренний размер) .... b 0,2 инмается при малых D или при большей запыленности
Ширина входного па- трубка на входе (внутрен- ний размер) bl 0,26
Длина входного па- трубка I 0,6 —
Диаметр средней линии циклона Dcp 0,8 D = D + d- ср 2
Высота установки флан- Ца Ьфл 0,24 — 0,32 —
Циклоны ЦН-15 с углом наклона крышки со средней винтовой линией и
углом наклона входного патрубка, равным 15°, обеспечивают наибольший коэф-
фициент очистки при наименьшей величине коэффициента гидравлического со-
противления.
При ограниченных габаритных размерах по высоте применяют циклоны
ЦН-15у (укороченные), однако при этом коэффициент очистки несколько сни-
жается.
Высокопроизводительные циклоны ЦН-24 с углами наклона крышки и вход-
ного патрубка 24° применяют в качестве первой ступени очистки для улавлива-
ния пыли, состоящей из крупных частиц и при больших ее концентрациях.
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
521
16. Дополнительные размеры для отдельных циклонов НИИОГАЗ (в долях D)
Наименование Тип циклона Примечание
ЦН-15 ЦН-15у ЦН-24 ЦН-11
Угол наклона крышки и входного патрубка цикло- на а в град . 15 15 24 11 Угол наклона крышки
Внутренний диаметр ци- клона D в мм От 40 От 200 От 400 От 40 циклона выбирают по линии DCp
Высота входного патруб- ка (внутренний размер) а до 800 0,66 до 800 0,66 до 1000 1,11 до 800 0,48
Высота выхлопной трубы с фланцем hm ...... 1,74 1,5 2,11 1,56 Для циклонов диаме-
Высота цилиндрической части корпуса циклона 2,26 1,51 2,11 2,08 тром до 150 мм к высо- те hm следует прибав- лять 30 мм
Высота конуса цикло- на hK 2 1,50 1,75 2
Высота внешней части выхлопной трубы Нв . . . 0,3 0,3 0,4 0,3 В циклонах диаме-
Общая высота циклона Н 4,56 3,31 4,26 4,38 тром до 150 мм к высо- те he следует прибавлять 30 мм То же
Коэффициент гидравли- ческого сопротивления | 105 110 60 180 Для группы циклонов
сопротивление должно быть увеличено на 10%
17. Основные размеры циклонов в мм
Внутренний диа- метр циклона D Наружный диаметр выхлопной трубы d Внутренний диа- метр пылевыпуск- ного отверстия di Высота входного патрубка (внутрен- ний размер) а Ширина входного патрубка циклона I (внутренний раз- мер) b Ширина входного патрубка циклона (внутренний раз- мер) bi Длина входного патрубка Z Высота выхлопной трубы с фланцем hm Высота цилиндриче- ской части корпуса циклона Ьц Высота конуса циклона hK юта внешней 'И выхлопной бы he Общая высота циклона Н
Выс час! тру
ЦН-15 (а = 15°; 6 = 105)
40 24 12—16 27 8 10,5 24 100 90 80 42 212
60 36 18 — 24 40 12 16 36 134 136 120 48 304
8и 48 24 — 32 53 16 21 48 170 181 160 54 394
100 60 30 — 40 66 20 26 60 204 226 200 60 486
150 90 45 — 60 99 30 39 90 290 340 300 75 715
200 120 60 — 80 132 40 52 120 348 452 400 60 912
25U 150 75—100 165 50 65 150 435 565 500 75 1140
300 180 90—120 198 60 78 180 522 678 600 90 1368
350 210 105 — 140 231 70 91 210 610 790 700 105 1595
400 240 120—160 264 80 104 240 696 905 800 120 1825
450 270 135 — 180 297 90 117 270 783 1017 900 135 2052
500 300 150 — 200 330 100 130 300 870 ИЗО 1000 150 2280
550 330 165 — 220 363 ПО 143 330 957 1242 1100 165 2510
600 360 180 — 240 396 120 156 360 1045 1356 1200 180 2736
650 390 195 — 260 430 130 169 390 изо 1470 1300 195 2966
700 420 210 — 280 462 140 182 420 1218 1582 1400 210 3192
/ 50 450 225—300 495 150 195 450 1305 1695 1500 225 3420
800 480 240—320 528 160 208 480 1392 1808 1600 240 3648
522
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
Продолжение табл. 17
метр пылевыпуск- ного отверстия di 5 i> л S* о
Внутренний диа- метр циклона D Наружный диамеч выхлопной трубы Внутренний диа- Высота входного патрубка (внутре ний размер) а Ширина входного патрубка циклон? (внутренний раз- мер) b i Ширина входного i патрубка циклон? (внутренний раз- 1 мер) Длина входного патрубка 1 Высота выхлопно трубы с фланцем Высота цилиндри ской части корпу циклона Я,. Высота конуса циклона hK Высота внешней части выхлопной трубы hQ | Общая высота 1 циклона И
ЦН-15у (с = 15°; S = ПО)
200 120 60 -80 132 40 52 120 300 302 300 60 662
250 150 75 -100 165 50 65 150 375 378 375 75 828
300 180 90 -120 198 60 78 180 450 453 450 90 993
350 210 105 -140 231 70 91 210 525 528 525 105 1158
400 240 120 -150 264 80 104 240 600 604 600 120 1324
450 270 135 -180 297 90 117 270 675 680 675 135 1490
500 300 150 -200 330 100 130 300 750 755 750 150 1655
550 330 165 -220 363 110 143 330 825 830 825 165 1820
600 360 180 -240 396 120 156 360 900 906 900 180 1986
650 390 195 -260 430 130 169 390 975 982 975 195 2152
700 420 210 -280 462 140 182 420 1050 1058 1050 210 2318
750 450 225 -300 495 150 195 450 1125 1132 1125 225 2482
800 480 240 -320 528 160 208 480 1200 1208 1200 240 2648
ЦН-11 (а = 11°; 5 = 180)
40 24 12 -16 20 8 10,5 24 92 84 80 42 206
60 36 18 -24 29' 12 16 36 124 125 120 48 293
80 48 24 -32 39 16 21 48 155 166 160 54 380
100 60 30 -40 48 20 26 60 186 208 200 60 468
150 90 45 -60 72 30 39 90 264 312 300 75 687
200 120 60 -80 96 40 52 120 312 416 400 60 876
250 150 75 -100 120 50 65 150 390 520 500 75 1095
3QD 180 90 — 120 144 60 78 180 468 624 600 90 1314
3 5Л 210 105 140 168 70 91 210 546 728 700 105 1 ьзз
400 240 120 -160 192 80 104 240 624 832 800 120 1752
45В 270 135 -180 216 90 117 270 702 936 900 13b 1971
500 300 150 -200 240 100 130 300 780 1040 1000 150 2190
550 330 165 -220 264 по 143 330 858 1144 1100 165 2405
600 360 180 -240 288 120 156 360 936 1248 1200 180 2630
650 390 195 -260 312 130 169 390 1015 1352 1300 196 2848
700 420 210 -280 336 140 182 420 1092 1456 1400 210 3065
750 450 225 -300 360 150 195 450 1170 1560 1500 225 3285
800 480 240 -320 384 160 208 480 1248 1665 1600 -240 зьиь
ЦН-24 (0 = 24°; 5 = 60
400 240 120 -160 444 80 104 240 845 845 700 ] 160 1705
450 270 135 -180 500 90 117 270 950 950 788 180 1918
500 300 150 -200 550 100 130 300 1055 1055 875 200 2130
550 330 165 -220 610 по 143 330 1160 1160 962 220 2342
600 360 180 -240 666 120 156 360 1266 1266 1050 240 2556
650 390 195 -260 722 130 169 390 1372 1372 1138 260 2770
700 420 210 -280 777 140 182 420 1478 1478 1226 280 2984
750 450 225 -300 832 150 195 450 1582 1582 1312 300 3194
800 480 240 -320 888 160 208 480 1688 1688 1400 320 3408
850 510 255 -340 944 170 221 510 1794 1794 1488 340 3622
900 540 270 -360 1000 180 234 540 1900 1900 1575 360 ЗьЗь
950 570 285 -380 1055 190 247 570 2005 2005 1662 380 4047
1000 600 300 -400 1110 200 260 600 2110 2110 1750 400 4260
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
523
У этих циклонов по сравнению с циклонами ЦН-15 значительно меньше
коэффициент гидравлического сопротивления, а также и коэффициент очистки.
Циклоны ЦН-11 с углами наклона крышки и входного патрубка 11° имеют
несколько лучший коэффициент очистки, но значительно более высокий коэф-
фициент гидравлического сопротивления.
Аппараты НИИОГАЗ в сборе состоят из циклонов, улиток, коллекторов
Рис. 14. Габаритные размеры одиночного циклона НИИОГАЗ:
а — вывод газа улиткой; б — вывод газа коленом; в — вывод газа на выхлоп; г — виды
различного расположения выводного патрубка улитки; ^6х^^вЬ1Х — должны соответ-
ствовать скорости газа не менее 10 м!сек (d — ~см. табл. 15)
На рис. 14—19 показаны варианты расположения одиночных и групповых
циклонов в сборе, а в табл. 18 даны их минимальные размеры без учета толщины
стенок.
Циклон промыватель СИОТ (рис. 20) представляет собой аппарат, в котором
улавливание пыли происходит не только за счет осаждения ее на смачиваемые
стенки циклона под действием центробежных сил, но и за счет орошения воздуха
водой, распиливаемой воздушным потоком.
Подача воды в циклон осуществляется непосредственно во входной патрубок
и на днище водораспределителя, расположенное в верхней части циклона. На
рис. 21 показаны три типа циклонов СИОТ.
Оптимальные скорости на входе в циклон выбирают в пределах от 15 до
21 м/сек (табл. 19). При указанных скоростях степень очистки остается примерно
одинаковой (степень очистки при минеральных смачиваемых пылях, содержа-
щих 55—60% фракций размером менее 10 мк, около 95%).
Принимать производительность промывателя меньшей, чем указано
в табл. 20, не рекомендуется, так как при этом снижается степень очистки воздуха
(при скоростях меньше 14 м/сек прекращается распыление воды потоком). _
Габаритные и присоединительные размеры циклонов-промывателей при-
ведены в табл. 21, 22 и 23.
S24
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
525
Рис. 17. Габаритные разме-
ры группы из четырех цик-
лонов НИИОГАЗ:
а — вывод газа улиткой
(д—толщина стенки); б—вы-
вод газа общим сборником
Ht+so
Рис. 18. Габаритные размеры группы из шести циклонов НИИОГАЗ в сборе:
а — вывод газа улиткой (д — толщина стенки); б — вывод газа общим сборником
вид сверху
0,6В 0.8В 0.6D 0.6В
Рис. 19. Габаритные размеры группы из восьми циклонов НИИОГАЗ:
а — вывод газа улиткой (6 — толщина стенки); б — вывод газа общим сборником
18. Размеры циклонов НИИОГАЗ (в долях D)
Циклоны Высота циклона от фланца на бункере до флан- ца на выходе (округлено до 0,10) Нц В ысота улитки а Диаметр бункера D6 Длина бункера Li Ширина бункера О2 Высота бункера Иб Общая высота (округлено до 0,10 4- 200 мм)
„ . ЦН-15 Одиночный цн-15у циклон ЦН-24 (Рис. 14) ЦН-11 4,3 3,1 4,0 4,1 0,66 0,66 1,И 0,48 >1,5 — — >2,4 7 5,8 7 6,7
„ ЦН-15 Группа из ЦН-15у двух ЦИКЛОНОВ пц 94 (рис. 15) 4,3 3,1 4,0 4,1 0,66 0,66 1,П 0,48 — | >1,5 | >2.5 >3,1 7 6,5 7,7 7,4
_ ЦН-15 Группа из ЦН-15у трех циклонов 24 (рис. 16) ЦН-11 4,3 3,1 4,0 4,1 0,66 0,66 1.11 0,48 __ j >3,54-160 мм >1,5 >4,4 9 7,8 9 8,8
Группа из ЦН-15 четырех ЦН-15у циклонов ЦН-24 (рис. 17) ЦН-11 4,3 3,1 4,0 4,1 0,66 0,66 1,11 0,48 — j >2,5 >3 >3 8,2 7 8,2 8
Группа из ЦН-15 шести ЦН-15у циклонов ЦН-2 (рис. 18) ЦН-11 4,3 3,1 4,0 4,1 0,66 0,66 1,11 0,48 — | >3,54-160 мм >3,5 >4,4 9 7,8 9 8,7
Группа из hh‘i5v восьми ПИМ ЦИКЛОНОВ tYtj 1? ЦН-11 4,3 3,1 4,0 4,3 0,66 0,66 1.И 0,48 | >4,54-240 мм . >5,1 >5 9,6 8,4 9,6 9,3
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ S27
19. Скорость воздуха во входном патрубке и сопротивление циклонов-промывателей
Тип I, II Тип III
Скорость воздуха во входном патруб- ке в м/сек .... 15 16 17 18 19 20 21 15 16 17 18 19 20 21
Сопротивление промывателя Н в мм вод. ст. . • • 45 49 53 58 64 70 78 44 51 58 66 74 82 90
20. Производительность циклонов-промывателей и расход воды
Параметры Скорость воздуха во входном патруб- ке в м/сек № циклонов-промывателей Удельный расход воды в л/м*
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Диаметр входного патрубка
245 315 390 470 560 665 790 940 1120 1330 1580 1880
Производитель- ность В MZ[4 15 18 21 2550 3050 3550 4200 5050 5900 6450 7750 9050 9 850 И 250 13 100 13 300 16 000 18 650 18 750 22 500 26 450 26 600 31 900 37 250 37 500 45 000 52 500 53 200 63 800 74 500 75 000 90 000 105 000 106 400 127 700 149 000 150 000 180 000 210 000
Расход воды в мА/ч 15 18 21 0,16 0,11 0,10 0,27 0,18 0,16 0.41 0,28 0,24 0,62 0,41 0,34 0,84 0,58 0,49 1,18 0,81 0,66 1,62 1,15 0,97 2,36 1,62 1,37 3,35 2,30 1,94 4,73 3,24 2,73 6,70 4,58 3,88 9,45 6,48 5,46 0,063 0,036 0,026
Бородачев и др. 304
21. Размеры циклонов-промывателей СИОТ (тип I)
Номер и обозначение циклонов
Обозначение размеров 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1Ф005 2Ф005 ЗФ005 4Ф005 5Ф005 6Ф005 7Ф005 8Ф005 9Ф005 10Ф005 - 11Ф005 12Ф005
d 245 315 390 470 560 665 790 940 1120 1330 1580 1 880
н 1440 1760 2100 2470 2905 3385 3965 4655 5485 6450 7600 8 980
h 450 505 565 630 700 785 885 1005 1150 1320 1520 1 760
282 359 437 526 618 729 873 1037 1236 1463 1740 2 061
В 720 930 1150 1385 1650 I960 2325 2765 3290 3910 4645 5 525
ь 37 47 58 70 84 100 118 141 168 200 237 282
bl 220 283 350 425 505 600 710 845 1010 1200 1420 1 690
b. 212 272 338 405 484 575 683 811 968 1150 1367 1 627
L 835 1070 1325 1595 1900 2260 2680 3190 3800 4510 5360 6 375
1 490 630 780 940 1120 1330 1580 1880 2240 2660 3160 3 760
li Труба 375 473 586 698 829 976 1156 1366 1621 1925 2302 2 522
£>зХ( 50X2,5 63X2,5 75X3,5 85X3,5 95X2,5 110X3,5 130X5 150Х 5 170Х 5 200X5 245Х 12 273 X7
°! 275 350 425 510 605 710 835 990 1175 1385 1655 1 955
Г 6 6 8 8 12 12 16 16 16 24 24 24
di 9 9 9 9 11 11 11 11 13 13 13 13
' А 440 567 702 846 1008 1197 1422 1692 2016 2394 2844 3 384
А. 480 607 750 894 1074 1253 1485 1755 2092 2471 2956 3 496
а 120 151 150 157 180 132 149 165 161 165 164 158
ai 120 152 150 145 174 143 137 135 161 163 162 168
пх 2 2 3 4 5 6 8 9 11 13 16 20
Б 311 400 495 597 711 844 1003 1194 1422 1689 2007 2 388
51 351 440 543 645 767 900 1066 1257 1498 1765 2119 2 500
б 117 140 135 161 160 150 152 183 151 165 152 166
б1 117 150 138 162 149 150 150 176 145 140 148 171
1 1 2 2 3 4 5 5 8 9 12 13
Zi 14 14 18 20 24 28 34 38 46 52 62 74
d 2 Вес 9 9 9 9 11 11 11 11 13 13 13 13
в кг 83,7 131,3 223,6 316,4 573,1 813,7 1413 2023,7 3462,2 4831,6 8705,6 12 186
528 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕ.. СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ 529
22. Размеры циклонов-промывателей СИОТ (тнп II)
Номер и обозначение размеров
Обозначение размеров 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1Ф006 2Ф006 ЗФ006 4Ф00 ( 5Ф006 6Ф006 7Ф006 8Ф006 9Ф006 10Ф006 11Ф006 12Ф006
d 245 315 390 470 560 665 790 940 1120 1330 1580 1 880
н 1441 1765 2108 2475 2910 3396 3968 4657 5491 6456 7605 8 985
h 450 505 565 630 700 785 885 1005 1150 1320 1520 1 760
hi 824 1067 1313 1580 1885 2234 2653 3156 3757 4463 5300 6 305
В 750 961 1190 1433 1708 2025 2407 2865 3414 4050 4812 5 722
ь 61 78 97 117 140 166 197 235 280 332 395 470
Ь. 220 283 350 425 505 600 710 845 1010 1200 1420 1 690
ьг 149 191 236 284 337 402 477 567 672 802 952 1 132
L 835 1070 1325 1595 1900 2260 2680 3190 3800 4510 5360 6 375
1 490 630 780 940 1120 1330 1580 1880 2240 2660 3160 3 760
G 342 422 520 615 720 845 1000 1180 1403 1653 1975 2 330
Труба
•ОзХ( 50X2,5 63X2,5 75X3,5 85X3,5 95X2,5 110X3,5 130X5 150X5 170X5 200X5 245Х 12 273X7
275 350 425 510 605 710 835 990 1175 1385 1655 1 955
г 6 6 8 8 12 12 16 16 16 24 24 24
di 9 9 9 9 11 И 11 и 13 13 13 13
Е 490 230 780 940 1120 1330 1580 1880 2240 2660 3160 3 760
Et 530 666 828 986 1170 1379 1648 1944 2320 2712 3264 3 876
е 106 111 138 166 195 197 206 216 232 226 272 276
п3 5 6 6 6 6 7 8 9 10 12 12 14
Т 221 286 353 426 504 599 709 844 1005 1195 1418 1 688
Ti 261 324 402 474 552 650 780 906 1085 1265 1524 1 792
m 87 108 134 158 138 130 156 151 155 253 254 224
п* 3 3 3 3 4 5 5 6 7 5 6 8
*2 16 18 18 18 20 24 26 30 34 34 36 44
d 2 9 9 9 9 11 11 11 11 13 13 13 13
Вес
в кг 72,2 107,8 . 193 275 537,3 681 1188 1689 2917 4057 7413 10 152
23. Размеры циклонов-промывателей СИОТ (тип III)
Номер и обозначение циклонов
Обозначение размеров 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1Ф007 2Ф007 ЗФ007 4Ф007 5Ф007 6Ф007 7Ф007 8Ф007 9Ф007 10Ф007 . 11Ф007 12Ф007
d 245 315 390 470 560 665 790 940 1120 1330 1580 1880
н 1304 1585 1914 2235 2605 3063 3604 4239 5001 5881 6935 8195
h 450 505 565 630 700 785 885 1005 1150 1320 1520 1760
В 680 875 1085 1305 1555 1850 2195 2610 3110 3695 4390 5225
bl 220 283 350 425 505 600 710 845 1010 1200 1420 1690
L 830 1068 1325 1590 1900 2260 2680 3190 3800 4510 5355 6370
1 490 630 780 940 1120 1330 1580 1880 2240 2660 3160 3760
Труба В3 X t 50Х 2,5 63Х 2,5 75X3,5 85X3,5 95X2.5 110X3,5 130X5 150X5 170X5 200 X 5 245Х 12 273X7
Oi 275 350 425 510 605 710 835 990 1175 1385 1655 ' 1955
г 6 6 8 8 12 12 16 16 16 24 24 24
di 9 9 9 9 11 11 и 11 13 13 13 13
D 375 495 595 727 885 1025 1200 1425 1714 2030 2417 2867
d2 405 525 625 760 925 1065 1245 1470 1780 2100 2500 2950
8 10 12 16 18 20 24 28 34 40 48 58
Вес в кг 42,4 67,7 138,5 203,9 361,7 507 867,8 1239,4 2129,1 2940,7 5543,7 7716,3
530 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
532
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
3
Рис. 20. Схема устройства цикло-
нов-промывателей" СИОТ:
1 — днище водораспределителя»
2 — водонапорный бачок; 3— рези-
новые шланги; 4 — переливная
трубка; 5 — отвод шлама; 6 — труб-
ка для подвода воды
Циклоны-промыватели могут быть как правого, так и левого испол-
нения.
В циклонах-промывателях (тип II) входной и выходной патрубки могут
быть установлены под любым углом в зависимости от направления присоеди-
няемых воздуховодов; в циклонах-промывателях (тип I) они могут располагаться
под любым углом в пределах от 0 до 225°.
Питание циклона водой производят
через водонапорный бачок с шаровым кла-
паном. На сливном патрубке во избежание
подсоса воздуха следует устанавливать гид-
равлический затвор.
СМЕСИТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
Комплекс оборудования, входящего в
состав смесительных агрегатов, выполняет
следующие функции: сортировку (грохоче-
ние) и дозирование нагретых песка и щебня,
дозирование минерального порошка и би-
тума, перемешивание всех составляющих
смеси и выдачу готовой смеси в автотран-
спортные средства или в накопительный
бункер (табл. 24).
В зависимости от технологического наз-
начения оборудования (для приготовления
асфальтобетона, упрощенных горячих или
холодных смесей) и конструктивной схемы
его расположения (башенное, партерное)
состав оборудования смесительных агрега-
тов бывает различным и располагается либо
на одной площадке обслуживания, либо рас-
средоточен в разных местах.
Мешалки применяют в установках и ма-
шинах для перемешивания минеральных ма-
териалов (щебня, песка и минерального порошка в различных пропорциях)
с битумом для получения однородной битумоминеральной смеси, обладающей
качествами, необходимыми для дорожных покрытий.
24. Состав оборудования смесительных агрегатов
в зависимости от их технологического назначения
Технологическое назначение оборудования
Наименование оборудования (без средств для транспортиро- вания материалов) Приготов- ление ас- фальтобе- тонных смесей Приготовление упрощенных горячих битумо- минеральных смесей Приготовление холодных биту- моминеральных смесей
Мешалка Дозаторы песка и щебня .... Дозатор минерального порошка Дозатор битума Сортировочный агрегат Бункер накопительный Кабина управления ++ +++++ + Отсут Дозирование пес ществляется в ф п Отсутс + + 4“ ствуют ка и щебня осу- 1грегате питания Отсутствует + :твует + +
СМЕСИ ТЕЛЬ И ЫЕ 'Л ГРЕГА Т Ы
533
534
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
Мешалки для приготовления битумоминеральных смесей должны обеспе-
чивать.
1. Качественное перемешивание компонентов смеси за минимальное время.
Это достигается правильным выбором типа мешалки в зависимости от вида при-
готовления смеси и применением рациональной конструкции элементов мешалки.
2. Минимальное потребление энергии на перемешивание.
3. Долговечность работы, имея в виду, что перемешиваемые материалы
абразивны. Долговечность агрегата достигается применением высокопрочных
материалов и в значительной степени принятыми параметрами рабочих органов
и их конструкцией.
4. Удобство в эксплуатации и при ремонте.
Мешалки для приготовления битумоминеральных смесей разделяют на три
типа: лопастные двухвальные, планетарные и барабанные.
Наибольшее применение получили двухвальиые лопастные мешалки, которые
обеспечивают качественное перемешивание всех видов смесей.
Планетарные мешалки применяют: а) для перемешивания минерального
порошка известковых пород с небольшим количеством битума для снижения
гигроскопичности порошка при транспортировании и его хранении, а также
для снижения пылеобразования при работе с порошком; б) при приготовлении
холодного асфальта (из известковых порошков) и в других аналогичных слу-
чаях.
Барабанные мешалки могут быть рекомендованы только для «чернения»
щебня, т. е. для перемешивания щебня с битумом, потому что при приготовлении
в них более сложных смесей не обеспечивается качественное перемешивание.
Кроме того, барабанные мешалки позволяют перемешивать крупный щебень,
чего нельзя осуществить в обычных двухвальных мешалках, рассчитанных на
работы со смесями с крупностью зерен до 40 мм.
Двухвальные лопастные мешалки подразделяют: а) по способу перемешивания
(с периодическим и непрерывным процессом); и по емкости (т. е. по количеству
материала, находящегося в мешалке при перемешивании).
Цикл работы мешалок периодического действия состоит из следующих по-
следовательных элементов: загрузки, перемешивания и выгрузки готового замеса,
после чего цикл повторяется. В мешалках непрерывного действия все элементы
процесса происходят одновременно и непрерывно.
Емкость мешалки определяется в зависимости от заданной производитель-
ности машины по выпуску готовой смеси и от заданной продолжительности пере-
мешивания.
Корпусы двухвальных лопастных мешалок периодического и непрерывного
действия выполняют в виде корыта, облицованного броневыми плитами.
Мешалки периодического действия имеют четыре стенки и днище, в середине
которого расположено разгрузочное отверстие, закрываемое затвором.
Мешалки непрерывного действия имеют три стенки и днище.
Один из торцов корыта открытый, и через него осуществляется выгрузка
готовой смеси.
Вдоль корпуса мешалки проходят валы квадратного сечения, на которые
надеты лопасти с закрепленными на их концах броневыми лопатками
(рис. 22).
Каждая пара лопастей на валу повернута относительно соседней на угол а,
который в мешалках периодического действия равен 90°. В мешалках непрерыв-
ного действия лопасти устанавливают чаще всего под углом 45 и 90°.
Плоскость броневых лопаток повернута относительно направления вращения
вала на угол р, называемый углом атаки (обычно принимают равным 45°).
Лопатки образуют прерывистую винтовую поверхность, поэтому валы с ло-
пастями можно рассматривать как разновидность лопастных шнеков.
В мешалках периодического действия различают две принципиально отлич-
ные схемы расположения лопастей.
СМЕСИТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
535
1. Лопасти расположены так, что материал перемещается от торцов корпуса
к середине.
В этом случае одновременно с перемешиванием смеси происходит интенсив-
ное перетирание минеральных материалов с вяжущими (с битумом, с дегтем),
т. е. лопасти как бы месят приготовляемую смесь.
Рис. 22. Схемы расположения лопастей в двухвальных мешалках:
а — периодического действия с движением материала к центру корпуса; б — периодиче-
ского действия (Д-597) с движением материала по «кольцу»; в — периодического действия
английской фирмы Паркер с движением материала по «кольцу»; г — непрерывного дей-
ствия; I — вал левый; II — вал правый
2. Лопасти расположены так, что движение материала в корпусе проис-
ходит по «кольцу».
Расположение лопастей по схемам, показанным иа рис. 22, бив, позволяет
более равномерно распределить минеральные зерна по всему замесу.
Вопрос об оптимальном расположении лопастей в мешалке пока еще недо-
статочно изучен.
В мешалках непрерывного действия лопасти устанавливаются под разным
углом а в зависимости от вида перемешиваемой смеси и вяжущего материала.
636
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
В зависимости от расстановки лопастей изменяется шаг винтовой линии, что,
в свою очередь, изменяет скорость перемещения материала вдоль оси мешалки
при постоянной скорости вращения валов и, следовательно, продолжительность
перемешивания. Для увеличения продолжительности перемешивания часть ло-
пастей устанавливают во встречном направлении к потоку материала с целью
повышения степени заполнения мешалки. С этой же целью на выходном конце
мешалки устанавливают регулируемые заслонки, которые создают подпор потоку
материала.
Схему расстановки лопастей в мешалках непрерывного действия выбирают
опытным путем. Ориентировочно можно принять:
а) для щебеночных смесей первые четыре лопасти одного вала устанавли-
вают под углом а = 45°, а остальные — под углом 90°.
На другом валу первые пять лопастей устанавливают под углом 45°, а осталь-
ные — под углом 90°. Последние лопасти каждого вала повернуты в обратную
сторону и сдерживают поток материала;
б) для песчаных смесей лопасти устанавливаются так же, как и в первом
случае. Кроме того, четвертая и седьмая лопасти каждого вала, считая от раз-
грузочного конца, повернуты в обратном направлении для замедления движения
материала.
Для получения качественных щебеночных и песчаных смесей необходимо
разное время перемешивания.
25. Параметры двухвальных лопастных мешалок периодического действия
Марка (индекс) машины Емкость Q в кг । Радиус корпуса I В в мм Ра сстояние между осями валов а в мм Ширина корпу- са В в мм Длина корпуса L в мм Количество лопастей Поперечное се- чение вала в мм Скорость лопастей У становочная мощность N в л. с.
Окружная иа радиусе В в м/сек Угловая п в об/мин
Сов е т с кий Сою 3
D225 400 300 420 1020 1100 32 75X75 2,33 75,5 20
D325 600 300 420 1020 1408 40 85X85 2,3 73 30
D597 600 300 420 1020 1408 32 85X85 2,3 73 30
США ф и р м а Ц е д е р - р а п н д с
454 330 508 1168 1295 32 76X76 2,75 80 40
908 420 677 1524 1524 32 100Х 100 3,1 70 50
1360 482 711 1650 1650 36 юох юо 3,05 60 60
1815 482 711 1650 1905 40 127х 127 2,55 50 75
Ф и р м а М а д с е в
454 344 457 1145 1190
908 426 559 1411 1360
1360 432 610 1475 1360
1815 432 610 1475 1703
2723 547 762 1856 1780
А и 'ЛИЯ (Ф И р м а П а Р И е р)
зто 136—158 710 690 18 36 3 — 4
5ТОО 227 — 272 910 890 18 33 5 — 7
10TQ 454 — 544 1020 1220 20 53 12—17
20TS 907—1200 1270 1500 24 48 20 — 25
30TR 1360—1588 1650 1420 24 44 40 — 55
40ТКК 1814 — 2041 1850 1520 24 40 50 — 62
60ТММ 2722 — 3175 2160 1630 24 30 70 — 98
5TG 227 690 710 7 24 4 — 6
7TF 318 1020 810 10 24 6 — 8
10TD 454 1140 910 18 24 8—10
14Т 535 1370 1220 18 24 10—14
21ТА 953 1370 1220 18 27 20
27TJ 1225 1930 1520 24 25 25
СМЕСИТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
537
В мешалках периодического действия можно задавать любую продолжи-
тельность перемешивания. В мешалках непрерывного действия она ограничена
и регулируется изменением расстановки лопастей. Фактическая производитель-
ность оборудования по выпуску готовых смесей будет иметь значительные коле-
бания. В настоящее время для увеличения долговечности оборудования без сни-
жения номинальной производительности выбирают различные режимы работы
в зависимости от вида смеси, применяя в приводе мешалок двухскоростные ре-
дукторы.
Данные по отечественным и зарубежным мешалкам приведены в табл. 25,
26, 27.
26. Производительность и емкость зарубежных мешалок
периодического действия
Марка машины (индекс) Производи- тельность в т/ч Емкость в кг Число обо- ротов валов в минуту Характеристика цикла работы
Число цик- лов в 1 ч Время цикла в мин
ИРГ
Альф е л ь д е р
Авгус 30 — 35 800 20/50 37,5 — 44 1,6—1,36
Лейне I 25—30 650 37/56 38,5 — 46,5 1,55—1,3
Лейне II 30 — 35 800 20/50 37,5 — 44 1,6—1,36
Лейне III 40—50 1400 30/50 28,5 — 35,5 2,1 —1,7
Лин X о ф ф
GrI 8—10 300 33/55 26,5 — 33,5 2,25—1,8
Grill 18 — 25 750 33/55 24 — 33,5 2,5—1,8
Компакте- 25 — 35 750 33/55 33,5 — 47 1,8—1,3
мат III
Ш е й д
M40S | 40 — 50 1000 30/60 40 — 50 1,5-1,2
В и б а у
WIIIC 25 — 30 400/500 40/80 60 1
WVC 45 — 55 750/950 40/80 60 1
WVIC 60 — 70 1000/1250 40/80 60 1
WVIIC 100—120 1500/1750 40/80 65 — 70 0,85—0,9
Т е о д о р Оль
тп 20 — 25 500 25/50 40 — 50 1,5—1,2
TIV 40 — 50 1000 25/50 40 — 50 1,5-1,2
TVI 60 — 70 1500 25/50 40 — 46,5 1,5-1,3
А н глия (фи рма Паркер)
10TQ 30 — 35 454 — 544 60 1
20TS 55—65 907—1200 60 1
30TR 85—100 1360—1588 60 1
40ТКК 120 — 130 1814 — 3041 60 1
10TD 30 454 60 1
14Т 40 535 70 0,8
21 ТА 60 953 60 1
27TJ 80 1225 — 60 1
Исходной величиной для определения размеров корпуса мешалок периоди-
ческого и непрерывного действия является их загрузочная емкость — весовая Q
или объемная V, т. е. количество материала, перемешиваемое в мешалке.
Загрузочную емкость определяют из заданной теоретической производи-
тельности смесительного агрегата П и продолжительности перемешивания.
Для мешалок периодического действия
П = nQnep т/ч,
„ п
О.пер — т
538
ОБОРУДОВА НИЕ1ДЛД ПРИГОТОВЛЕНИЯ "СМЕСЕЙ
21. Параметры мешалок периодического и непрерывного действия,
разработанных ВНИИСтройдормашем в соответствии с типажем (продолжительность перемешивания 2 мин)
Мешалки непрерывного действия 100 — 3400 18 1,2—1,5 1700 380 560 1320 3060 75
50 1700 18 -1,5 1700 300 460 1060 2390 2,38/1,78 55
25 850 "1 1,2- 1700 240 368 848 1980 28
12 400 16 -1,5 1700 190 288 668 1475 2,35 14
6 200 16 1,2- 1700 160 238 558 1320 2,2 7
периодического действия 1 100 100 3000 10 1 j 1700 520 780 ! 1820 1 2200 1 75
1 50 144 2000 i 10 1 1700 440 672 1552 2100 1,38/1,78 55
1 25 144 1000 8 1 1700 380 560 1320 । 1400 40
12 144 500 8 1 ! 1700 300 460 1060 1100 2,35 20
s 144 250 ! i 8 1 1700 240 368 848 880 2,35 10
3 144 120 7 1 1700 190 288 668 670 2,35 4,5
’ ~1 Параметры 1 Производительность оборудования в т/ч I Продолжительность цикла в сек Количество перемешиваемого мате- риала в кг Количество пар лопастей на одном валу ..... Расчетный коэффициент заполнения мешалки (отношение объема смеси, на- ходящейся в мешалке, к объему части корпуса от днища до плоскости осей Расчетный объемный вес смеси в кг/м3 Радиус корпуса в мм Расстояние между осями валов в мм Ширина корпуса в мм Длина корпуса в мм Окружная скорость на концах лопаток Установочная мощность привода
СМЕСИТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
539
ИЛИ
v П ,
Vnep м'
где п — число замесов в ч, у — объемный вес смеси (1,7 т/м3).
Число п замесов в ч зависит от продолжительности одного цикла замеса Т
в сек
Время Т определяют из циклограммы, в которой основной заданной величи-
ной является продолжительность перемешивания (пребывания смеси в мешалке).
Рис. 23. Пример построения циклограммы работы при башенном рас-
положении оборудования
За время одного цикла осуществляется ряд различных операций, совмещен-
ных и не совмещенных с перемешиванием по времени (дозирование, перемещение
материалов), которые определяются заданной технологией производства и кон-
структивной схемой оборудования.
На рис. 23 и 24 даны примеры составления циклограмм для смесителей
периодического действия.
Для мешалок непрерывного действия
П -- —- т/ч,
гдет — продолжительность перемешивания (пребывание смеси в мешалке) в мин.
Время перемешивания назначают в зависимости от вида перемешиваемых
смесей, от окружной скорости на концах лопаток и от типа применяемых мешалок
(периодического или непрерывного действия).
При окружной скорости на концах лопаток 0=2,3-;-2,5 м/сек время
перемешивания принимают (в мин)-.
для мешалок периодического действия —0,8—2,
для мешалок непрерывного действия —1,5—3.
Меньшее время — для крупнозернистых смесей; большее — для песчаных.
Для приготовления крупнозернистых смесей часто назначают скорости
v = 1,54-1,8 м/сек и, следовательно, время перемешивания должно быть больше
указанного нижнего предела. При этом снижается мощность привода и умень-
шается износ трущихся деталей.
540
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
Загрузочная емкость (рис. 25)
Q= ftFLy т
или
V = pFL ж3,
где р — коэффициент заполнения мешалки, т. е. степень заполнения ее условного
рабочего объема FL. Объем, занимаемый валами и лопастями,-не учитывается,
Рис. 24. Пример построения циклограммы работы при партерном расположении оборудо-
вания
предполагая, что он должен быть учтен коэффициентом р. Для мешалок перио-
дического действия р = 1, а для непрерывного р = 1,2-=-1,5; F— площадь
. поперечного сечения материала в ж2, счи-
тая загрузку до плоскости, проходящей
через оси валов; L—длина мешалки в ж;
у — объемный вес смеси.
Расчетные формулы, определяющие
геометрические размеры корпуса, выра-
жают в зависимости от радиуса днища.
Рис. 25. Схема к расчету геометриче- где Я—внутренний радиус корпуса в м;
ских размеров смесителей ф — угол между плоскостью осей валов
и плоскостью, проходящей через ось
вала и линию пересечения цилиндрических поверхностей днища.
Расстояние между осями валов
а = 2R cos ф = тг,
где т — модуль шестерен на валах; z — число зубьев шестерен.
СМЕСИТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
S4I
Расстояние а выбирают таким, чтобы лопасть радиуса R при вращении вала
не задевала за ступицу лопасти, укрепленной на соседнем валу.
При угле ф = 404-45° практически это условие достигается, тогда
а = тг= (1,534-1,41) R.
Ширина мешалки
В.= а+ 2R.
В конструкциях мешалок наблюдается строгая зависимость отношения
L : В от числа сдвоенных (парных) лопастей С на каждом валу, не зависящее
от емкости и типа мешалки
L : В = (0,124-0,14) С
или
L = (0,124-0,14) ВС.
Количество парных лопастей С принимают: для мешалок периодического
действия 6—10 (большее число для большой емкости), а для мешалок непрерыв-
ного действия С = 144-18.
С другой стороны длина корпуса
L = s (с — 1) + 231(
где 5 — шаг лопастей на валу; — расстояние оси крайней лопасти до торца
корпуса.
Если принять S = 2Si, что соответствует принятым на практике конструк-
циям, то
Расчетная величина шага всегда округляется. При выборе размеров лопаток
и уточнении их шага нужно задаваться зазором между соседними лопатками.
В мешалках для перемешивания битумоминеральных смесей, где максималь-
ная величина щебенки равна 40 мм по наибольшему измерению, зазор между
соседними лопатками принимают от 35 до 65 мм, а зазор между крайней лопаткой
и торцом корпуса 15—20 мм.
На основании уточнения размеров S и Sj определяют уточненную длину
корпуса L.
Высота корпуса:
а) для мешалок периодического действия
й = (14-1,2) R;
б) для мешалок непрерывного действия
й = (1,24-1,4) R;
в) общая высота
Н= R.
Преобразуя формулу загрузочной емкости, получим
Q = (1,214-1,41) рСЯ3у.
При расчете геометрических размеров мешалок как периодического, так
и непрерывного действия, по заданной производительности П определяют необ-
ходимую емкость Q.
Задаются величинами р и С и определяют радиус корпуса
3 Л-------Q
R = V (1,214-1,41)рСу’
542
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
Затем определяют все геометрические параметры мешалки.
Общепризнанной теории работы лопастных двухвальных мешалок, позво-
ляющей с достоверностью определить мощность, необходимую для привода
мешалки при перемешивании битумоминеральных смесей, еще не создано, хотя
в этой области проводилось значительное количество исследовательских работ
в СССР и зарубежом.
Проведенные исследования позволяют с достаточной для практики точностью
выбрать двигатель для привода мешалок исходя из следующих соображений:
1. Мощность, необходимая для перемешивания смесей при установившемся
режиме в 2—2,5 раза меньше мощности, необходимой для пуска загруженной
мешалки.
2. При быстрой загрузке материала необходима мощность, примерное 1,5—
2 раза превышающая мощность при установившемся режиме.
3. Между скоростью вращения валов и расходом энергии на перемешивание
существует линейная зависимость.
4. Установочная мощность двигателя для привода мешалки должна быть
принята с запасом в 2—2,5 раза против требуемой мощности при установившемся
режиме. При выборе двигателя должен учитываться фактор скорости вращения
валов.
Установочная мощность двигателя привода мешалки определяется с доста-
точной точностью по эмпирическим формулам
9 к
N =—!— 0,048Q л. с.—для Q < 1400 кг;
Цэ
9 Ч
N = лс— (40 + 0,0235Q) л. с. —для Q > 1400 кг,
vd
где vg — действительная окружная скорость на концах лопаток радиуса R.
ДОЗИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Для приготовления битумоминеральных смесей в мешалку необходимо по-
дать компоненты смеси в заданных пропорциях с погрешностью, не превышаю-
щей установленных норм. Для этой цели применяются соответствующие дози-
рующие устройства для щебня, песка, минерального порошка и битума. В зави-
симости от схемы технологического процесса (периодическое или непрерывное
перемешивание) и от свойств дозируемого материала применяют весовые или
объемные дозирующие устройства (табл. 28).
Основные параметры дозаторов серийно выпускаемых отечественных смеси-
тельных агрегатов приведены в табл. 29.
Для уменьшения погрешности дозирования минерального порошка в послед-
нее время его взвешивание осуществляют на отдельном дозирующем устройстве.
На рис. 26 приведена схема весовой дозировки песка, щебня и минерального
порошка смесителя Д-225, а на рис. 27 схема весовой дозировки в смесителе Д-325.
Дозировка битума, основанная на принципе отмеривания порции по весу
с последующей выдачей в мешалку, показана на рис. 28, а по объему — на рис. 29.
Технологический расчет весовых дозаторов песка, щебня и минерального
порошка для смесительных агрегатов периодического действия производят исходя
из следующих данных:
а) номинальной производительности смесительного агрегата;
б) предельного содержания гранулометрических групп щебня, песка и ми-
нерального порошка в смеси;
в) заданной циклограммой продолжительности цикла и продолжительности
дозирования отдельных компонентов смеси.
СМЕСИТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
543
Вес одного замеса
Q = -^- в т,
п
где Пн — номинальная производительность смесительного агрегата в m/ч; п —
количество циклов в час.
Принимая количество сухих’ материалов за 100% и количество битума р
в %, получаем вес сухого замеса (без битума)
_ Пн-1000-100
п (100 + Р)
в кг.
Емкость весового бункера должна соответствовать весу сухого замеса при
минимальном содержании битума в смеси.
Исходя из полученных значений суммарных навесок определяют полезный
объем весового бункера с учетом объемного веса: сухого песка 1,5—1,6 т/м3,
щебня — 1,4—1,5 т/м3 и мине-
рального порошка 1,1 т/м3.
Окончательное определение гео-
метрических размеров весового
бункера производится графи-
ческим построением с учетом
взаимного расположения отсе-
ков бункера горячих материа-
Рис. 26. Схема весовой дозировки песка, щебня
и минерального порошка в смесителе Д-225;
1 — демпфер; 2 — коромысловый рычаг; 3—пе-
редаточный рычаг; 4—циферблатный указатель;
5 — лабиринтное уплотнение; 6 — груз для ре-
гулирования тары весов; 7 — грузоподъемные
рычаги; 8 — бункер весовой дозировки
28. Дозирующие устройства
для различных материалов
Дозируе- мый материал Установки с мешалками
периоди- ческого действия непрерыв- ного действия
Песок и щебень Мине- ральный порошок Битум Весовые Весовые Объемные н весовые Объемные Весовые и объ- емные Объемные
лов и весового бункера. Указанное построение необходимо производить с уче-
том предельного содержания гранулометрических групп щебня, песка и мине-
рального порошка для всех видов приготовляемых смесей. Углы естественного
откоса сухих материалов можно принимать: для песка 30—32°, для щебня 36—38°
и для минерального порошка 6—8°.
Основным показателем дозатора непрерывного действия является его наи-
большая и наименьшая производительность.
Пна{ .1000
г, ____ n ‘min______
’min ЮО + ₽max в ке;
П
*тах
100 + Pmin
где — производительность дозатора; аг- — процентное содержание дозируе-
мого материала (песка, щебня, минерального порошка) в сухой смеси; [5 — про-
центное содержание битума в смеси (по отношению к весу минеральной части).
Бородачев и др.
29. Основные параметры отечественных дозирующих устройств
Параметры Смеситель
Д-288 | Д-225Б Д-325 Д-325А Д-597
Производительность сме- сителя в т/ч Тип мешалки Дозаторы песка и щебня Тип Величина хода стола в мм Число ходов в минуту Грузоподъемность весов в кг Емкость весового бун- кера: геометрическая в м3 полезная в кг . . . Указательный прибор Дозаторы минерального порошка Тип Диаметр шнека в мм Шаг шнека в мм . . . Число оборотов шнека в минуту Дозаторы битума Тип 4-6,5 Непрерывного действия Объемный. Дозатор кареточный (качающийся) с переменным ходом 0 — 80 39 Объемный, шнековый 120 120 0 — 16 Объемный, шестеренчатый насос переменной производительности 8—10 Весовой. Весы многофракциониые с подвесной ры- чажной системой с циферблатной головкой 500 0,43 400 Циферблатная головка ЦГ-500 В Объемный. В мерном баке 25 — 30 Периодического Весовой. Весы многофракционные с подвесной ры- чажной системой. Шкаф с коромыс- лом, с четырьмя гиревыми линей- ками и с индика- тором перевеса и недовеса 600 0,85 600 Индикатор пере- веса и недовеса есовой, совместно с п Весовой. Весы рычажной подвес- ной системы. Шкаф с коромыслом, с гиревой линейкой и с индикатором перевеса и недовеса 25 — 30 действия Весовой. Весы ные с подвесной мой с циферб 600 0,85 600 Циферблатная головка ди-зоц еском и щебнем Объемный. В мерном баке 25—30 миогофракцион- рычажной систе- патиой головкой 600 0,85 600 Циферблатная головка АДИ-30Ц Объемный. В мерном баке
Рис. 27. Схемы весовой дозировки песка,
щебня и минерального порошка смеси-
теля Д-325:
1 — арретиры; 2—рамка; 3—груз для
тонкой регулировки тары весов;
4—бункер весовой дозировки; 5—гру-
зоприемные рычаги; 6 —груз для регу-
лирования тары весов; 7 — передаточ-
ный рычаг; 8 — тяга; 9 — стяжка;
10 — обратный рычаг; 11 — гири;
12 — гиревые линейки; 13 — индика-
торный указатель перевеса н недовеса;
14 — коромысло; 15 — груз для регу-
лирования нулевого положения гире-
вых лииеек
Рис. 28. Схемы весовой дозиров-
ки битума смесителя Д-325:
/ —бадья для битума; 2 — груз
для регулирования тары весов;
3 — грузоприемный рычаг;
4 — груз для тонкой регули-
ровки тары весов; 5—арретир;
6 —рамка; 7 — обратный рычаг;
8 — гири; 9 — груз для регу-
лирования нулевого положения
линейки; 10 — гиревая линей-
ка; 11 — коромысло; 12 — инди-
катор-указатель перевеса и не-
довеса
Рис. 29. Объемная дозировка битума к сме-
сителю Д-2 25:
1 — бак дозировки; 2 — рубашка для
обогрева бака паром; 3 — поплавок; 4 —
сливная труба; 5 — контрольная (весовая)
труба; 6 — наливная труба; 7 — подвиж-
ной указатель; 8—шкала-указатель уров-
ня (дозы) битума в баке
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ СМЕСИТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
СП
СЛ
546
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИИ СМЕСЕЙ
В последнее время в качестве дозаторов песка и щебня в асфальтосмеситель-
ных агрегатах применяются кареточные (качающиеся) дозаторы. Их производи-
тельность
Пi = GOBhSnyty т/ч,
30. Основные параметры
виброгрохотов СМ-13 и СМ-742
Параметры СМ-13 СМ-742
Производи- тельность в м,3 30 50
Число обо- ротов вала дебалансов в минуту 600 740
Количество сит 3 3
Количество ярусов сит 2 2
Конструк- ции сит Размеры СИТ В ММ’. Пров< елочные
первое верхнее 1520Х 900 1820Х 1250
второе верхнее 9ЮХ 900 1140Х 1250
нижнее 1200X900 1200Х 982
где В — ширина стола в м; h — высота щели в м; S — ход стола в м; п — число
двойных ходов стола в мин', у — объемный вес дозируемого материала в т/м3-,
ф — коэффициент подачи материала.
Наименьшая высота щели ftmin =
= 2,5а (где а — наибольший размер час-
тиц дозируемого материала); наиболь-
шая высота щели йтах = (0,6-ь0,7) В.
Коэффициент подачи для сухих ма-
териалов можно принимать:
для песка фл = 0,95; для мелкого
щебня фЛ. щ= 0,5-ь 0,7; для крупного
щебня фк. щ = 0,4т-0,65.
Меньшие значения ф соответст-
вуют меньшим значениям h.
Задаваясь шириной стола В, под-
считывают для каждой гранулометри-
ческой группы по наибольшей и на-
именьшей производительности /7, ха-
рактеристику дозатора
Sn = .
бОВйфу
Определив наибольшее и наимень-
шее значения Sn для данного доза-
тора, выбирают число качаний иход
стола. Число качаний не должно пре-
вышать 70 в минуту. Ход стола не рекомендуется принимать больше 120 мм.
Сортировочные агрегаты предназначены для разделения просу-
шенных и нагретых в сушильном барабане песка и щебня на отдельные грануло-
метрические группы и для кратковременного хранения рассортированных
минеральных- материалов.
В состав сортировочного агрегата входит собственно сортировочное устрой-
ство (грохот) и бункер с отсеками для песка и щебня, количество которых должно
соответствовать количеству сит грохота. В ряде конструкций в бункере для горя-
чих материалов выделяется отсек, в который со склада подается минеральный
порошок. Дальнейшее движение порошка из бункера (на дозирование и в ме-
шалку) осуществляется параллельно движению песка и щебня. Бункер горячих
материалов должен быть оборудован устройствами для удаления негабаритного
каменного материала и излишков материала при переполнении отсеков бункера,
которые отводят в специальные емкости (бункер излишков и бункер негабарит-
ного материала).
Для контроля за количеством материала в отсеках горячего бункера и в бун-
кере излишков устанавливают указатели уровня материала. В стенках горячего
бункера устраивают лазы для обеспечения возможности доступа к отдельным
его элементам.
Емкость бункера в стационарных сортировочных установках принимают
из расчета примерно получасового запаса материала. В отечественных смеситель-
ных агрегатах суммарная емкость бункера горячих материалов рассчитана на
10—15-минутный запас.
В современных сортировочных агрегатах применяются преимущественно
виброгрохоты, которые при меньших габаритных размерах обеспечивают более
доброкачественный рассев, чем барабанные (табл. 30).
Глава XVIII
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УКЛАДКИ
КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
И БИТУМОМИНЕРАЛЬНЫХ СМЕСЕЙ
Распределители щебня, гравия и высевок применяют при строительстве
щебеночных и гравийных оснований и покрытий, а также при реконструкции
и ремонте черных покрытий.
По конструкции ходовой части различают самоходные и прицепные распре-
делители щебня, причем прицепные, в свою очередь, делят на ползунковые,
у которых в качестве ходовой части применяют лыжи (полозья), и колесные.
Самоходные распределители щебня, как правило, имеют гусеничный ход.
Рис. 1. Общий вид самоходного распределителя щебня (гравия) Д-337
(загрузка со стороны свежеуложенного слоя)
За рубежом, кроме этого, прицепные распределители щебня разделяются
на прицепные к автосамосвалам и прицепные к тракторам (бульдозерам).
По устройству рабочего органа различают распределители с распределитель-
ным и уплотняющим брусьями в качестве рабочих органов (самоходные распре-
делители), а также щелевые, шнековые, а иногда и тарельчатые (прицепные
распределители).
Прицепные распределители мало маневренны, при работе требуют большого
тягового усилия для передвижения.
Самоходные распределители являются более эффективными и обеспечивают
высокое качество работ, однако применение их рентабельно при больших объемах
работ.
Распределители щебня должны обеспечивать распределение слоя щебня
необходимой толщины и ширины, а также ровность поверхности укладываемого
слоя.
верительное6™76™’ 0СнаШенные специальными устройствами, производят пред-
ебняТиЧеСТВеННг? пР°мышленностью выпускается самоходный распределитель
щеоня и гравия Д-337 (рис. 1), который обеспечивает укладку и предварительное
уплотнение слоя материала толщиной от 20 до 250 мм на ширине 3,1 и 3,6 м.
35*
548
МАШИНЫ для РАСПРЕДЕЛЕНИЯ и укладки материалов
Машина изготовляется в двух вариантах: первый вариант применяют при
распределении щебня (гравия) по песчаному основанию с подачей материала
автосамосвалами по уложенному слою, а второй — при распределении щебня
(гравия) по твердому основанию с подачей материала автосамосвалами по корыту
проезжей части.
Машина дает возможность получить односкатный профиль или уложить
материал без поперечного уклона.
Распределитель Д-337 состоит из следующих основных узлов: гусеничного
хода, рамы, двигателя и трансмиссии, бункера, разравнивающего бруса, вибро-
плиты и механизмов управления.
Материал из автосамосвала поступает в приемный бункер сварной конструк-
ции без дна. Из бункера материал поступает к разравнивающему брусу плужного
типа, который имеет боковые ограничители (для установки требуемой ширины
полосы), а также отвалы со сменными ножами.
Для подъема и опускания разравнивающего бруса установлены две ручные
лебедки. Горизонтальное положение отвала регулируют вручную винтами, сое-
диняющими раму разравнивающего бруса с балками гусениц. При односторонней
регулировке лебедкой и винтом получают поперечный уклон покрытия.
Предварительное уплотнение материала осуществляется виброплитами, на
каждой из которых крепятся по два вибратора с приводом от первичного вала
коробки перемены передач через муфту сцепления.
Техническая характеристика распределителя Д-337
Производительность в т/ч:
I вариант ............................
II вариант .......................
Скорость передвижения в м/ч .......
Количество скоростей вперед и назад ....
Ширина распределяемого слоя в мм . . . .
Толщина распределяемого слоя в мм . . .
Емкость приемного буикера в ж3.........
Разравнивающий брус....................
Количество виброплит с вибраторами на-
правленного действия .................
Дизель мощностью в л. с..........
Габаритные размеры в рабочем положении
в мм:
длина:
I вариант .........................
II вариант .......................
ширина .............................
высота..............................
Вес в кг:
I вариант .... ..................
II вариант .......................
70
100
89; 150; 416; 680; 1900
по 5
3100; 3600
20—250
3,5
Плужного типа
2
75
7 400
6 000
3 750
2 500
10 400
10 050
Распределители высевок предназначены для равномерного распределения
каменной мелочи (высевок) с размером частиц 3—15 мм и других мелких сыпучих
материалов при поверхностной обработке покрытий. По принципу работы их
подразделяют на самоходные и навесные.
Отечественной промышленностью выпускается навесной распределитель
Д-336 (рис. 2).
Распределитель Д-336 представляет собой бункер, подвешенный к кузову
самосвала ЗИЛ-585. В нижней части бункера установлен роторный питатель,
который приводится во вращение от заднего левого колеса самосвала.
Техническая характеристика распределителя высевок Д-336
Ширина полосы распределения в мм............. 2350
Норма распределения в м3 на 100 м2 ......... 1 — 2
Габаритные размеры (с автосамосвалом) в мм:
длина < .................... 6390
ширина............................... 2630
высота............................... 1830
Вес навесного оборудования в кг . . ......... 295
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УКЛАДКИ МАТЕРИАЛОВ
549
В последнее время некоторые американские фирмы начали выпускать высоко-
производительные самоходные на пневмоколесном ходу распределители высевок,
предназначенные для больших объемов работ и обеспечивающие возможность
распределения материала на ширину до 4 м.
Рис. 2. Схема распределителя каменной мелочи Д-336:
/ — приводной ролик; 2 — натяжное устройство; 3 — бункер; 4 — винтовой зажим?
о _ чяг а'’ 6 ~~ махоВ1*чок управления заслонкой; 7 — механизм управления заслонкой;
заслонка; 9 — барабан питателя; 10 — ограждение цепной передачи; 11 — ре-
дуктор
Рабочие органы таких распределителей состоят из расположенного сзади
приемного бункера, двухполосного транспортера, распределительного
бункера и механизма распределения.
550
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УКЛАДК.И МАТЕРИАЛОВ
Асфальтоукладчики служат для распределения и укладки асфальтобетона
и других битумоминеральных смесей при сооружении и ремонте дорожных по-
крытий. По конструкции ходовой части различают асфальтоукладчики на колес-
ном и гусеничном ходу. Некоторые асфальтоукладчики на гусеничном ходу
Рис. 3. Схема асфальтоукладчика тяжелого типа на гусеничном ходу:
1 — шиберные заслонки; 2 — бункер; 3 — буферные ролики; 4 — гусеничный ход; 5 —
шаровой шарнир; 6 — скребковые питатели; 7 — горелка; 8 — винты регулирования по-
перечного профиля; 9 — выглаживающая плита; 10 — распределяющие шнеки; 11 —
трамбующий брус; 12 — винты регулировки толщины слоя; 13 — брусья; 14 — эксцен-
триковый механизм трамбующего бруса
имеют дополнительный колесный транспортный ход. В зависимости от применения
различают асфальтобетоноукладчики тяжелые и легкие. Тяжелые асфальто-
укладчики (рис. 3) производительностью 100—200 т/ч предназначены для боль-
ших объемов работ при повышенных требованиях к качеству укладки смеси,
а легкие производительностью 25—50 т/ч служат для выполнения небольших
объемов работ при пониженных требованиях к их качеству.
Процесс работы укладчика состоит из следующих операций;
1) приемки смеси в бункер;
МАШИНЫ ДЛД РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УКЛАДКИ МАТЕРИАЛОВ
551
2)
ковых
3)
4)
5)
щель, через
по ширине
достигается:
смесь
смеси
рабочей
4
Рис. 4. Схема установки секций выглажи-
вающей плиты соответственно заданному
поперечному профилю покрытия:
1 — левая секция плиты; 2 — указатель
угла поперечного профиля; 3 — несущие
брусья; 4 — правая секция плиты
подачи смеси из бункера к распределяющим шнекам при помощи скреб-
питателей;
распределения смеси шнеком по ширине укладываемой полосы;
разравнивания и уплотнения смеси трамбующим брусом;
отделки поверхности покрытия выглаживающей плитой.
Разгрузка самосвала в бункер производится без остановки укладчика.
Задние колеса самосвала упираются в два буферных ролика, и укладчик толкает
самосвал перед собой. Передача на задние колеса автомашины выключается.
Верхние (рабочие) ветви двух скребковых питателей движутся по дну бун-
кера. На его задней стенке установлены шиберы, регулирующие
которую смесь выходит из бункера.
За питателями расположены шнеки, распределяющие
укладываемой полосы. Правильное распределение
а) установкой каждого шибера на
соответствующую высоту выходной
щели (это дает возможность подавать
различное количество рабочей смеси
правой и левой сторонам укладывае-
мой полосы);
б) независимым приводом правого
и левого шнеков, работающих с соот-
ветствующими питателями.
Уплотнение смеси осуществляется
трамбующим брусом, а выглаживание
смеси — выглаживающей плитой.
Трамбующий брус выполняет две
функции: сдвигает излишек материала
при движении машины вперед и уплот-
няет смесь возвратно-поступательным
движением в вертикальном направлении.
Трамбующий брус приводится в движение при помощи двух эксцентриковых
валов, соединенных тексропными передачами с двигателем укладчика, располо-
женным на гусеничном тягаче.
Материал, уплотненный трамбующим брусом, выглаживается (утюжится)
плитой, которая служит опорной поверхностью для группы рабочих органов
(смонтированных на несущих брусьях). Выглаживающая плита регулирует
поперечный профиль и толщину слоя, выглаживает поверхность покрытия и пред-
отвращает выпучивание и сдвиг материала за трамбующим брусом.
Для предотвращения прилипания смеси к плите ее прогревают специальным
устройством.
При изменении расстояния между точками К (рис. 4) меняется угол между
секциями плиты. Почти весь вес рабочих органов, расположенных на несущих
брусьях, передается плитой на смесь, что создает давление в среднем 0,2 кг!смъ.
Плита, таким образом, представляет собой широкую лыжу, скользящую по смеси,
а несущие брусья являются дышлами.
Такой принцип действия выглаживающей плиты дает возможность произво-
дить:
а) плавное изменение толщины слоя принудительной регулировкой без
остановки машины;
„„„®\тклаДкУ покрытия с ровной поверхностью независимо от наличия мест-
ных неровностей основания;
ппоплп,а,Т^0матическое смягчение профиля покрытия при резких изменениях
продольного проф основания;
В каждом^ асФальтового слоя по заданному поперечному профилю.
брус —плита я °Пределенном положении регулирующих винтов (рис. 5) система
вляется жесткой. Рабочая поверхность плиты скользит по покрытию,
552
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УК.ЛАДКИ МАТЕРИАЛОВ
образуя с направлением движения плиты угол а. Прямая, соединяющая центр
шарового шарнира в точке 0 с точкой А приложения результирующей элемен-
тарных реакций смеси на плиту, составляет с направлением движения плиты
угол у.
Практически при работе укладчика величина а колеблется от 0° 15' до 0° 40'
и у от 2° 50' до 6°. Толщина укладываемого слоя соответствует определенной
величине угла у.
При данной скорости движения и определенной смеси изменение а вызы-
вает изменение у и, следовательно, изменение толщины слоя. Эта зависимость
положена в основу действия выглаживающей плиты и может быть объяснена
следующим образом.
На систему брус — плита действуют внешние силы:
S— тяговое усилие в шарнире 0 (необходимое для передвижения плиты);
Р — реакция в шарнире 0; Q — вес системы брус — плита со всеми смонтиро-
ванными на ней узлами, приведенный к точке Л; N — результирующая элемен-
тарных нормальных реакций укладываемой смеси; Т — сила трения смеси о ра-
бочую поверхность плиты.
Принимая во внимание значительную величину расстояния I и малые
(см. выше) изменения угла а, можно считать величину I постоянной.
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УКЛАДКИ МАТЕРИАЛОВ
553
При движении укладчика с постоянной скоростью система брус — плита
находится в равновесии. Из этого следует, что силы, действующие на данную
систему, составляют замкнутый многоугольник.
Направление результирующей S’ проходит через точку А (рис. 5, а).
Сумма моментов внешних сил относительно точки О
QI cos у — Tl sin Р — Nl cos Р = О,
где Р = у — а — угол, образуемый поверхностью плиты и прямой ОА.
После подстановки Т = Nig q (q — угол трения плиты по черной смеси)
v л cos Y
N = Q cos 9------—.
cos (q — р)
Увеличивая при помощи регулировочных винтов угол а наклона плиты от
аг до а2 (принудительная регулировка), уменьшаем угол Р от рх до р2. При этом
(о —• Р) увеличивается и, следовательно, cos (о — Р) уменьшается.
Поскольку Q и cos § — величины постоянные, а угол у не изменился, то
величина N возрастет от N1 до ЛГ2, т. е. равновесие сил нарушается.
Для восстановления равновесия направление и величина силы S' должны
измениться и угол у должен уменьшиться, т. е. увеличение N (вследствие уве-
личения угла а) повлечет за собой подъем плиты (увеличение толщины слоя).
При постоянной скорости движения для подъема плиты необходимо увеличение
тягового усилия S. При подъеме плиты угол у уменьшается. При этом уменьшается
а и равновесие наступает для нового положения плиты, определяемого углами
а3 Р3 и у2. Таким образом, увеличение угла а вызывает увеличение толщины
слоя и, наоборот, уменьшение а — опускание плиты и уменьшение толщины слоя.
Такое действие выглаживающей плиты возможно только при условии Р <С р,
т. е. у — a <Z Q. Соблюдение этого неравенства обязательно и характерно
для укладчиков описываемого типа.
Чем меньше угол у, тем чувствительнее регулировка толщины слоя. Для
этого необходимо возможно ниже расположить шарнир 0.
Вследствие строгой зависимости между углами а и у толщина слоя и профиль
покрытия, на которые отрегулирована плита для данной смеси, будут автомати-
чески сохраняться при постоянной скорости движения укладчика, и местные
неровности основания не влияют на ровность поверхности покрытия, если
У = const.
Число ударов трамбующего бруса равно числу оборотов двигателя, а пере-
крытие ударов зависит только от передачи на ходовую часть. При переключении
скорости с высшей на низшую перекрытие ударов возрастает и плотность смеси
перед плитой увеличивается, что влечет за собой увеличение толщины слоя.
Отсюда следует, что регулировку плиты необходимо производить при каждом
переключении передач.
Уплотнение смеси под действием трамбующего бруса и плиты равно уплот-
нению, которое достигается за 3—5 проходов катка весом 5 т. Это является
одним из основных достоинств укладчика.
Производительность укладчика составляет 100—200 т/ч и лимитируется,
в основном, возможностью подачи материала автотранспортом.
Выпускаются также укладчики с несколько измененной системой регули-
рования толщины слоя (рис. 5, б). Выглаживающая плита 6 соединена с несу-
щими рычагами 4. Болт 5 является шарниром. Наклон плиты относительно
ствами1/ РЬ1Чагов 0СУЩествляется двумя регулировочными винтовыми устрой-
Н>°Лг™ шаРниРного соединения рычагов с рамой расположен в направляю-
щих Соединение О является шарниром, и выглаживающая плита 6 может
свободно поворачиваться относительно него. Винтовое устройство 2 служит
554
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УКЛАДКИ МАТЕРИАЛОВ
для регулирования высоты расположения этого шарнира. Управление винтовым
устройством осуществляют при помощи штурвала 1.
Основной принцип действия плиты состоит в изменении толщины слоя при
изменении угла а и осуществляется за счет изменения высоты расположения
шарнира О.
При подъеме шарнира О увеличиваются углы а и у, значение N возрастет,
и плита, поднимаясь, увеличивает толщину слоя. Если укладчик движется на
подъем, то при том же положении регулирующего устройства толщина слоя ста-
нет больше за счет того, что шарнир О поднимается. Поэтому в этом случае, чтобы
сохранить толщину слоя неизменной, необходимо при помощи регулирующего
устройства уменьшить высоту расположения шарнира О.
Производительность укладчика
П = 60-B-ft- цу т/ч,
где В — ширина укладываемой полосы в м", h — толщина слоя в м; v — рабочая
скорость укладчика в м/мин-, у = 2,2 т/м3 — объемный вес уложенной асфальто-
бетонной смеси.
При тяговом расчете необходимо определить следующие основные сопротив-
ления, возникающие при передвижении укладчика с рабочей скоростью:
1. Сопротивление перемещению машины по основанию покрытия с преодо-
лением уклона:
а) при движении с полным бункером
б) при движении с порожним бункером (в начале загрузки из самосвала)
где GM — вес загруженного укладчика; Gc — вес смеси в бункере; f — коэффи-
циент сопротивления перекатыванию (для гусеничного хода /г = 0,06-^0,07,
для пневмоколесного хода fK = 0,02-г-0,03); i = 0,07 — максимальный про-
дольный уклон для асфальтобетонных покрытий.
2. Сопротивление перемещению рабочих органов укладчика при работе
Р2 = Р'2 + Р'2’
где Р'2 = Ов!ц — сопротивление перемещению валика асфальтобетонной смеси
перед трамбующим брусом. Ое = -^ВНг-у';
здесь Н — высота трамбующего бруса; у' = 1,8 т/м3 — объемный вес неуплот-
ненной смеси; 1,2-5-1,4— коэффициент трения асфальтобетона по основа-
нию; Р"2 = (Gm б + Ge л) — сила трения подошвы трамбующего бруса и вы-
глаживающей плиты по поверхности уложенного асфальтобетонного слоя; здесь
Gm. б — вес трамбующего бруса; Ge. п — вес рабочих органов, воспринимаемый
покрытием через выглаживающую плиту; ц2 = 0,6-5-0,8 — коэффициент трения
металла по горячему асфальтобетону.
Для асфальтоукладчиков с бункером без дна к этим силам добавляют сопро-
тивление срезанию потока асфальтобетонной смеси, поступающей из бункера
Р2 = kcF6hcmy\
где kc = 0,75 — коэффициент сопротивления срезанию; Fg — площадь выход-
ного сечения бункера; hcm — высота столба смеси в бункере.
3. Сила реакции самосвала при толкании его перед укладчиком:
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УКЛАДКИ МАТЕРИАЛОВ
555
в конце загрузки
где Ga — вес автосамосвала;
в начале загрузки
^ = (G0 + G№ + 9-
Тяговое усилие, которое должен развивать двигатель укладчика:
а) при движении с полным бункером
Р' = Р’1 + Р’г + р’г
б) при движении с порожним бункером
Р"^Р'' + Р'' + Р"3.
Необходимые тяговые усилия должны быть проверены по сцеплению.
Условия отсутствия пробуксовки для гусеничных асфальтоукладчиков
Р’ < (GM + Gc);
Р"<(сЦам,
где [Сц — коэффициент сцепления (0,8).
Мощность двигателя включает в себя:
1) мощность на передвижение (определяют по результатам тягового рас-
чета)
.. P'v
«1 = gn~-7e— л- с-’
60-751]!
где 1]г — к. п. д. механизма передвижения;
2) мощность на работу питателей
где L — длина перемещения смеси в л; «>! — коэффициент сопротивления пере-
мещению; для скребковых питателей (04 = 2н-3); тщ — к. п. д. механизма при-
вода питателя;
3) мощность на работу распределительных шнеков
3 970-п л’ С'’
ыи Чин
гДе Ршн — путь перемещения смеси шнеком \Ьшн=-^-у, k = 1,2 — коэффи-
циент запаса; сва= 5 — коэффициент сопротивления перемещению для асфаль-
тобетонной смеси; т|шк — к. п. д. механизма привода шнеков;
4) мощность на работу трамбующего бруса
дг ____
^*4 --- *71 £ 6} А.
716,2-i]m. б
с.,
где Л1 — крутящий момент на валу трамбующего бруса в кГм\ п — число обо-
ротов вала (число ударов бруса в минуту); г)т б — к. п. д. механизма привода
бруса.
Величина крутящего момента меняется за время оборота вала. Для упроще-
ния расчета можно определять необходимую мощность по максимальному кру-
тящему моменту, необходимому для преодоления сил трения и инерции (усилием
556
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УКЛАДКИ МАТЕРИАЛОВ
. Характеристики зарубежных асфальтоукладчиков
а £ (У < со и 13,8 13,4 ' 10,66 10,5 5,22 10,2 10,5 11,14 7,05 7,05 12,0 10,5 10,5 7,2
Габаритные размеры в мм vxoorig i 2620 2620 2390 2590 2090 2200 2360 2840 2620 2840 2200 2200 2000
внибищ 3000 3000 3300 3150 3050 3000 3000 2670 2440 2570 2800 2700 3400
BHHIftf 5820 5820 5000 4630 4460 5400 5000 6160 4270 5490 5500 5320 4850
о -v а KifaiEJHaif Ч1эон1подо 109 109 55 55 30 41 64,5 64 58 60 36 42 30 30
। Скорость пере- движения h/VW Я BBHidouoHEd 1 20 6Л 6,25 36 1,5—4,6 2,25—3,4 16,1 3,12 3,42
WTWjvi Я KBhOQEd 1 5,4—64,5 5,4—64,5 2,4—83,0 2,4—19,4 2,3—14,9 2,85—21,9 3,3—31,0 1,31—15,5 1,37—18,9 1,52-13,7 2,4—11,0 1,6—12,8 2,0—57,0 . 1—16
W0 я Йоко оаокэиягч'п'ви’яЛ КНИТШТО! КВШЯЕО9ИВН it ю ю 0 1 ю >-0 0 lo 0 oi 0 1 || _ _ _ | 04 eq СЧ— — СЧ СЧ 1
W я 14 эо iron цокэвяы'п'веяЛ инибигп 2,4—4,2 2,4—4,2 2,4—4,2 2,4—4,2 1,8—3,6 4,2 1,8—4,3 2,4—3,9 1,8—3,75 0,9—3,6 2,5—3,75 2,5—3,75 2,5—4,0 2,0—3,75 1 1
ш я ебэинЛр оаониэисШ чхэоякэ BBHhoeXdJES 10 10 8 8 3 8 9 5,35^ 5 2 5 5 6
Ъ/Ш Я ЧХЭОНЧЬ’ЭХИ'П' -ояеиобы ИЕНчуениион 200 200 200 100 60 200 200 j 150 70 80 80 150! 100 ! 50
Ходовая часть Г усеничная Пневмоко- лесная Гусеничная 1 То же Гусеничная То же Пневм око- лесная То же » Гусеничная То же » »
Модель А-60 В-60 А-40 879 В 873 Вибромэтик Р-90 Р-45 Паркер Пэй- вер III IV Супер-100 К-50
Фирма (страна) Барбер-Грин | (США) 1 То же » » » Пионер (США) . . . Педаррапидс (США) Блау Нокс (США— Англия) То же Паркер Англия . . Альфельдер Айзен- верке (ФРГ) Т о же Фэгеле (ФРГ) . . . То же
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УКЛАДКИ МАТЕРИАЛОВ
557
Продолжение табл.
о е ф « РО CQ 1/6,5— 2/7,5 7,8 6,5 4,7 5,5 6,8 1 9,0 1 7,3 3,0 1 2,2 4,5 8,52 8,5 6
Г абаритные размеры в мм вхоэнд 2130 1700 2020 2580 1600/1800 1350/1520 2150 i “ 2400 i 2150
внийищ 2500 2800 2900 2480 2700 2500, 2500 2500 3600 3000 3050 2400
BHHIfV 4350 6885 3880 5810 6000 6400 3300 4850 5500 5400 4900 4320
•э -V я KiroiEJHatf чхоонЬтоэд 1 30 25 27 17 17 22 37,5 20 10 1 ‘° 1 10 50 25 L i 29
Скорость пере- движения h[WX Я BBHxdonoHEdх 6 18 21 3,0 8,5 4,95
UTiW/W Я EBhOQBqJ 1,5—88,0 3,85—30 1,5—11,4 ,0,5—10,0 2,16—35,5 2,4—10,7 1,2—5,1 1,1—3,2 1,5—3,0 3,0 1—30 3,7—22 2,44—32,5
W0 я ЕО1ГЭ ОТОИЭ'ВЯ1Ч‘П,'В1ГЯЛ KHnYnirox ЕВШЧ1ГО9иец 16 17 1 17 12 22 12 16 1,0—12,0 1,0—12,0 8 20 25 i 10 1 1
W Я 1ЧЭО1ГОЦ ijOMSEHiqi/BifMX книжищ 2,0—3,75 2,5—3,75 2,5—4,25 1,25—2,5 3,75 2,25—3,75 2,5—3,75 2,2—4,5 0,5—3,75 0,5—2,5 3,75 1,2—3,6 3-3,75 2,4—4,2 1,8—3,6
ги я вс1эянЛ9 олониэисЗц ЧХООЛИЭ KEHhOeXdJBg LO Ю LQ CM | | | CO Ш CO Ol" 1 1
h/Ul S Ч1ЭОНЯ1ГЭ1И1/ -ояеиосШ EEHqifEHHMOH 75 55 80 30 50 75 80 160 60 30 50 100 50 250 50
Ходовая часть Пневмоко- лесная и гу- сеничная Гусеничная Пневмоко- лесная То же » Гусеничная Г усеиичная Гусенично- колесная То же » Гусеничная То же » Пневмоко- лесная Г усенично- колесиая
Модель . £ Гт1 л CQ О iQ £> Q Ч х ю Ю со юг- goo ® , . °? см СО И < " ” 2 £ 8 g 1 1 ci S « S И X X Ь (5 § 5 <л н < х со
Фирма (страна) * * ’ £?••*£? * " С- 0- — С ~ . 3 g о • в И, А * у Cl Л* т-» § О Л S . . u g Л . s s • о. • с А нн л. О к О си Ф К V л 21 w • Е7 s ~ сф ф <у «5 \? Й- ж. 5 П г § Я> SO ССОМ>® о 5-2. 3
558
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УИЛ АДДИ МАТЕРИАЛОВ
трамбования можно пренебречь ввиду его незначительной величины). Сила тр(,
ния трамбующего бруса по асфальтобетонной смеси и торцу выглаживающ^
плиты 4
Рщр (^2 4" пр} [fmp 4" И1) кг>
где Рцр — усилие пружин, прижимающих брус к плите; fmp = 0,2 — коэфф^
циент трения между брусом и плитой.
Сила трения бруса постоянна по величине, а направление ее меняется в зщ
висимости от направления движения бруса.
Для определения сил инерции следует рассматривать трамбующий бру^
с валом как аксиальный кривошипный механизм с очень малым радиусом кривщ
шипа и большой длиной шатуна.
Для такого механизма
Рин = m7?w2-cos а,
где т — масса поступательно движущихся частей в кг-се№/.и; Р —радиус криво,
шипа (эксцентриситет вала бруса); со = 22. — угловая скорость кривошипу,
а — угол поворота кривошипа от мертвой точки.
Определив силу инерции при различных углах а, можно найти наибольшую
сумму Рин и Ртр и определить расчетное значение крутящего момента
М — (Рин 4* Р тр)тг.цР-
Необходимая мощность двигателя
N дв = + -^2 + ±.
После выбора двигателя должна быть проверена возможность перемещены^
укладчика с транспортной скоростью, что обеспечивается при
N > ,
да 270-ri
где vmp — транспортная скорость асфальтоукладчика в км/ч.
Расчет деталей укладчика выполняется по обычным методам.
Расчетной нагрузкой для механизма передвижения является полный крутя,
щий момент, развиваемый двигателем. Если при этом используются узлы од
других машин, то эти узлы следует проверять на соответствие по передаваемому
моменту.
Исходными величинами расчета для остальных механизмов укладчикд
являются значения необходимых мощностей.
Вал трамбующего бруса рекомендуют проверять на критическое число обо.
ротов (резонансную частоту).
В табл. 1 приведены основные показатели современных зарубежных асфаль-
тоукладчиков.
Глава XIX
МАШИНЫ для подготовки ОСНОВАНИЙ
ПОД БЕТОННЫЕ ПОКРЫТИЯ
И УСТАНОВКИ РЕЛЬСФОРМ
МАШИНЫ ДЛЯ ПЛАНИРОВКИ И УПЛОТНЕНИЯ ОСНОВАНИЙ
Машины предназначены для отрывки корыта в целинном грунте и профили-
рования его дна, разравнивания и уплотнения песчаного (насыпного) подсти-
лающего слоя и для профилирования (фрезерования) стабилизированного
основания.
Основные требования, предъявляемые к профилировщикам:
выполнение заданных операций по возможности за один проход;
производительность в соответствии с принятым темпом подготовки оснований;
плотность и ровность оснований покрытий согласно ТУ на производство
работ.
Профилировщики оснований классифицируют: по типу рабочего органа —
на фрезерные и ножовые с уплотняющим брусом и по виду ходового оборудо-
вания — на пневмоколесные и рельсовые.
Рабочим органом самоходной рельсовой профилировочной машины Д-239
является фрезерный барабан с подгребальным ножом, длина которого равна ши-
рине корыта дороги.
На фрезерном барабане расположены 135 ножей, которые можно выдвигать
в шахматном порядке в радиальном направлении и устанавливать по шаблону,
соответствующему профилю дороги (рис. 1).
Грунт, срезанный ножами фрезерного барабана (глубина резания до 20 см},
попадает на наклонные профилировочные ножи, а затем на горизонтальный лоток
скребкового транспортера.
Скребковый транспортер выполнен в виде двух самостоятельно реверсируе-
мых ветвей.
Машина перемещается по рельсформам на четырех балансирных тележках:
две задние снабжены гусеничным ходом, а две передние — опираются на катки.
Гусеничный ход обрезинен, поэтому сила сцепления его с рельсами увеличена
и обеспечивает тяговое усилие, необходимое для перемещения машины и подачи
фрезы. Передние тележки установлены так, что рама машины, опираясь на
гидравлические домкраты, может подниматься или опускаться на 40 см.
Поднимая или опуская раму, связанную с рабочими органами, изменяют
глубину резания, а также переводят машину в транспортное положение.
Профилировщик основания Д-345 (рис. 2) — самоходная машина, перемещаю-
щаяся по рельсформам. Рама представляет собой разъемную металлоконструкцию,
состоящую из двух или трех звеньев, в зависимости от ширины полосы. Отвал
выполнен в виде сварной балки, на которой болтами закреплен профилирующий
нож. Установка отвала на необходимую высоту осуществляется винтовыми
механизмами со штурвалом через систему рычагов и тяг.
Уплотняющий вибробрус по конструкции аналогичен вибробрусу бетоноот-
делочной машины Д-376.
Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления, включаемую рычагом,
передается приемному валу коробки перемены передач. На приемном валу ко-
робки установлены звездочка цепного привода генератора освещения машины
и шкив привода вибраторов уплотняющего бруса. Ведомый вал коробки приводит
Бородачев и др.
Рис» 2. Профилировщик основания:
/ — механизм передвижения; 2 — транспортер; 3 — отвал; 4 — рама; 5 — вибробрус; 6— механизм подъема отвала; 7 — насос-
ная станция — два насоса переменной производительности; 8 — механизм подъема вибробруса; 9 — привод вибраторов; 10 — си-
денье оператора
560 МАШИНЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ОСНОВАНИЙ МАШИНЫ ДЛЯ ПЛАНИРОВКИ И УПЛОТНЕНИЯ ОСНОВАНИЙ
562
МАШИНЫ для ПОДГОТОВКИ ОСНОВАНИЙ
во вращение составной трансмиссионный вал с двумя уравнительными муфтами
с концевым цепным приводом иа ходовые катки машины.
Трансмиссия — гидростатическая с независимым приводом на каждый борт
машины (рис. 3).
Для механизации удаления излишков песчаного слоя установлен ленточный
транспортер.
Профилировщики (фрезерные) на пневмоходу в отличие от рельсовых не
имеют уплотняющих рабочих органов, так как производят только вырезание и
выравнивание дна корыта из уплотненного грунта.
Технические характеристики профилировщиков основания приведены
в табл. 1.
1. Характеристика профилировщиков оснований
Параметры Марки
Д-269 Д-345 Д-345А
Тип машины Рельсовая Рельсовая Рельсовая
Производительность в фрезерная ножевая ножевая гидрофицированная
м*/я .......... Ширина укладываемых 100 50 100
полос в м ........ Рабочая скорость в До 7.0 До 7,0 До 7,5
м/мин ......... Двигатель: 1—2 0,71 0 — 2,5
тип ДТ-54 Д-24 д-16
мощность в л. с. скорость вращения 54 24 16
в об/мин ....... 1 250 1400 1600
Профилирующий орган: длина (диаметр) Фреза Отвал Отвал
в мм скорость вращения 1 000 6960 7490
в об/мин ....... заглубление ниже 29,5 — —
рельсформ в мм 200 100 100
высота в мм . . . Уплотняющий вибро- — 500 500
брус: Скребковый транспортер Дополнительный транспортер, шириналенты 300 мм, скорость 30 м/мин
длина в мм .... ширина рабочей по- 7 500 6960 7490
дошвы в мм .... количество вибра- — 500 700
торов число оборотов вала Ширина транспортера 2,0 м 6 6
вибраторов кинетический мо- мент вибратора в Скорость цепи 1,0 м/сен 2800 3500
кГ -см амплитуда колеба- — 7,4 9,4
ний в см Габаритные размеры в мм: — 0,04 0,045
длина 3 695 3240 3940
ширина 11 000 8550 9100
высота 2 200 3055
Вес в т ....... 9,74 6,4 6,5
МАШИНЫ ДЛЯ ПЛАНИРОВКИ И УПЛОТНЕНИЯ ОСНОВАНИЙ
563
Рис. 3. Кинематическая схема профилировщика оснований:
1 — двигатель Д-30; 2 — генератор типа СГ-20; 3 — привод бруса; 4 — вибробрус; 5 —
гидродвигатель ДТ-3; 6 — гидродвигатель ГДР-300А; 7 — гидродвигатель ДГ-2; 8 —
отвал; 9 — транспортер; 10 — гидронасос ПР-2,5; Ы — гидронасос НШ-16
Фрезерные профилировщики основания. По расчетной схеме (рис. 4) при
известном значении неровностей Д/г0 основания неровности Д/;^ после прохода
фрезы:
Д^ = АЛО -в7+~в7
где В 2 — расстояние от оси вращения рамы вокруг задних колес до места уста-
новки фрезы в м; В, — расстояние от передних колес до места установки фрезы
.в м; L —длина продольной базы профилировщика (L = /Д-'г В2).
Необходимое число проходов п по одному месту для получения при заданных
значениях В2 и L неровностей, равных допуску на неточность профиля основа-
ния 6 & 0,5 см, определяют из уравнения
ДЛ0 (ф-)" = б-
Для однопроходной машины Д/г^ = S.
Производительность машины
Пф = ^.КйВфсхЛ0-^ лА/сек,
где Вф — ширина фрезы в м; vx — скорость поступательная в м!сек.
Расчет мощности для работы фрезы производим по формулам.
Мощность на резание грунта
„ KbShzn
р~ 60-75-100
л. с.
36*
564
МАШИНЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ОСНОВАНИЙ
Мощность на отбрасывание вырезанного грунта к профилирующему отвалу:
bShy,znv2„
0 2^60-75 Л' С'
Мощность на «подталкивание» фрезы:
А. с.,
Оф
где К. — удельное сопротивление резанию (0,7—1,7 кГ/см2); S — подача в см
на один зуб; b — ширина одной лопасти или зуба фрезы в см; г —
число зубьев фрезы; п — скорость вращения фрезы в об/мин; у0 — объемный вес
Рис. 4. Схема работы фрезерного длиннобазового профилиров-
щика на пневматическом ходу
грунта в кг/см3; бф — окружная скорость фрезы в м/сек; vx — поступательная
скорость фрезы в м/сек; К.г — коэффициент (0,2—0,15); g — ускорение силы тя-
жести (9,81 м/сек); h — глубина резания в см.
Ножевые профилировщики основания
Сопротивление перемещению уплотняющего бруса
//‘б Gepfe 4~ @бр/п>
где Gsp — вес призмы песка перед брусом, равный ynq (у„ — объемный вес рых-
лого грунта 1800 кг/м3; q — объем грунта перед брусом 0,1 м3); Ggp — вес уплот-
няющего бруса в кг; [г и /п — коэффициенты трения; /г = 0,25; fn = 0,5.
Сопротивление Ро перемещению профилирующего отвала определяют по
известной формуле для лобового резания:
Ро = KLoh,
где К — удельное сопротивление резанию и перемещению рыхлого песка 0,5—
0,7 кГ/см2; Lo — длина отвала (750 см); h — толщина срезаемого слоя песка по
опытным данным 20—30 см.
Мощность для передвижения отвала
дг . Фо + Ро) ух
п ' 75
где vx — поступательная скорость в м/сек.
МАШИНЫ ДЛЯ УКЛАДКИ БЕТОННЫХ
ОПАЛУБОЧНЫХ ПОЛОС И РЕЛЬСФОРМ
Для укладки опалубочных полос используют специальный комплект мало-
габаритных рельсовых машин, передвигающихся по облегченным рельсформам.
Полный комплект таких машин показан на рис. 5. Применяют также отдельные
финишеры или комплект из двух машин — распределителя и финишера. Техни-
ческая характеристика машин приведена в табл. 2.
МАШИНЫ ДЛЯ ПЛАНИРОВКИ И УПЛОТНЕНИЯ ОСНОВАНИЙ
565
2. Техническая характеристика машин для опалубочных бетонных полос
Параметры Одноагрегатные Многоагрегатные
легкие тяжелые двухагре- гатные пятиагре- гатные
Ширина укладки/в ж 0,5—1,25 0,5—1,5 0,5 — 0,75 0,5 — 0,75
Толщина укладки в мм Рабочая скорость в м[мин\ 200 280 — 300
вперед 1,0 —2,0 1,55 0,8 —2,0 0,75 — 2,5
назад —- 6,1 — —.
Емкость бункера-распределителя в ж3 — — 1,5 1,5 —2,0
Частота колебаний в минуту .... 4200 4500 —- —
Мощность в л. с.......... 3 — 5 6—10 —- 9
Вес комплекта в кг . ....... 635 1220 1150 —
Конструкция рельсформ. Размер и вес рельсформ зависят от высоты форм
(толщины покрытия), веса машин, типов загрузочного и распределительного
устройств и проектируются применительно к одному типу машин.
Рельсформы изготовляют звеньями длиной по 3—4 м каждое. Звено состоит
из тонкостенной формы, согнутой из листовой стали толщиной 4—5 мм, или из
формы и соединенного с ней узкоколейного рельса. Форма имеет широкую опорную
поверхность (подошву), которой она опирается на основание и вертикальную
грань, служащую для удержания бетона во время его обработки. По длине,
Рис. 5. Комплект машин для укладки бетонных опалубочных полос:
1 — распределитель бетона; 2 — бетоноотделочная машина; 3 — вибрационный
нарезчик швов; 1 — второй финишер; 5 — нивелировочный финишер
через каждые 0,4—0,5 м, к форме приварены кронштейны, придающие ей жест-
кость и одновременно служащие основанием рельса. Сваями рельсформа крепится
к основанию строящегося покрытия. Они проходят в отверстия кронштейнов и
закрепляются в них клиньями. Звенья рельсформ соединяются между собой при
помощи специального клиновидного замка, установленного на конце звена.
Данные по некоторым типам рельсформ приведены в табл. 3.
Уложенные рельсформы — база, определяющая положение бетоноотделоч-
ных машин по высоте, продольному и поперечному уклону, поэтому их установку
выполняют по нивелиру. Установка рельсформ вручную трудоемкая операция.
Машины для подготовки основания под рельсформы-формгрейдеры предна-
значены для вырезания в уплотненном дорожном основании дорожек под рельс-
формы и уплотнения (прикатывания) верхнего слоя, взрыхленного режущим
инструментом.
Формгрейдеры выпускаются в виде навесного оборудования на колесных трак-
торах мощностью 30—40 л. с. Рабочий орган представляет собой цилиндрическую
фрезу с крупным шагом, переходящую в шнек; последним грунт отбрасывается
в сторону. Фрезу подвешивают впереди заднего колеса или короткой гусеницы
на управляемой подвеске. Стандартное колесо трактора на той стороне, где уста-
новлена фреза, заменяется колесом с гладким уширенным ободом, а в старых
образцах короткой гусеницей. Направление и глубину вырезывания регулируют
следящим устройством, действующим от копиркой проволоки, установленной
параллельно линии рельсформ на определенной высоте. Число оборотов фрезы
шиека 70—120 в минуту; рабочая скорость машины 400—450 м/ч.
566
МАШИНЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ОСНОВАНИЙ
3. Данные основных типов рельсформ
Про-
филь С
C-S12
C-S14
C-S18
C-S20
220 250 175 3000 5 2300 —
4500
220 250 34 175 3000 5 2300 38
220 250 38 175 3000 5 2500 40
220 250 43 175 3000 5 4000 45,5
220 250 43 175 3000 5 4500 47,5
МАШИНЫ ДЛЯ ПЛАНИРОВКИ И УПЛОТНЕНИЯ ОСНОВАНИЙ
567
В качестве оборудования для установки рельсформ используют кран Д-247
(рис. 6), который состоит из рамы на колесно-рельсовом ходу, стрелы дерри-
кового типа, подъемной и поворотной лебедок, двигателя, трансмиссии и органов
управления. С помощью крана Д-247 производят подачу секций рельсформ и их
стыковку, после чего осуществляют рихтовку и подбивку рельсформ в соответ-
ствии с отметками.
Укладчик рельсформ (рис.' 7) пред-
назначен для планировки песчаного под-
стилающего слоя по проектным отметкам,
уплотнения песчаного слоя вибрирова-
нием, укладки звеньев рельсформ со сты-
кованием их в нитку и опусканием звена
на основание без нарушения планировки
и закрепления звеньев металлическими
штырями.
Рис. 6. Самоходный кран Д-247 для установки и снятия рельсформ:
1— рама; 2 — стрела; 3 — мачта; 4 — механизм управления; 5 — поворотный круг;
6 — двигатель
Навесное укладочное оборудование монтируют на тракторе ДТ-54, сбоку
которого к механизмам вертикального и горизонтального перемещений навеши-
вают установочную балку. Задним концом она опирается через опору на уста-
новленную рельсформу. Ось оптической трубы строго параллельна оси установоч-
ной балки. Пользуясь механизмами вертикального и горизонтального перемеще-
ний, производят наводку трубы иа визир вешки, устанавливаемый в створе
рельсформ.
При малых объемах работ рельсформы могут сначала укладываться с одной,
а затем с другой сторон.
Для перевозки рельсформ рекомендуют автомобили, оборудованные гидравли-
ческими кранами Львовского завода автопогрузчиков (табл. 4).
568 МАШИНЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ОСНОВАНИЙ
Дополнительные данные по укладчику на ДТ-54: скорость перемещения
балки при горизонтальной и вертикальной наводках 1,2ж/жи«; мощность электро-
двигателей механизмов наводки 0,6 кет; мощность двух вибраторов уплотнителя
Рис. 7. Укладчик на тракторе ДТ-54 для установки рельсформ:
1 и 9 — механизмы вертикального и горизонтального перемещений; 2 — планировщик-
виброуплотнитель; 3 — генератор; 4 — установочная балка; 5 — механизм передвижения
планировщика-виброуплотнителя; 6 — электрический молоток; 7 — оптическая труба:
8 — опора; 10 — каретка краиа; 11 — кран
2,4 кет; возмущающая сила 4000 кГ; частота колебаний 2800 в минуту; вес пла-
нировщика 200 кг; скорости передвижения планировщика-уплотнителя: рабочая
3 м/мин; обратная 20 м/мин; мощность двигателя механизма передвижения 1 кет.
4. Техническая характеристика укладчиков и кранов
Параметры Укладчик рельс- форм на тракторе ДТ-54 Рельсовый кран Д-247 Автомобиль-край ЛЗА-4030Г
Тип кранового оборудо- вания Эле ктр и че с кий Механический Г идравлическиЙ
Базовая машина .... ДТ-54 ЗИЛ-164
Грузоподъемность в хГ при вылете: наименьшем .... 500 500 1500
наибольшем .... — 500
Скорость подъема в м!мин 5 12 18
Скорость перемещения стрелы 13 м]мин 0,97 q6Im.uk
Двигатель кранового Генератор СГТ Дизель От двигателя
оборудования: мощность 15 кеа 13 л. с. автомобиля
Вес в кг 1400 6500 600
МАШИНЫ ДЛЯ ПЛАНИРОВКИ И УПЛОТНЕНИД ОСНОВАНИЙ
569
Расчет рельсформ. Наиболее напряженное состояние рельсформы имеет
место при опирании ее на сплошное песчаное основание. В этом случае выявление
напряженно деформированного состояния ее как тонкостенной конструкции
является сложной проблемой. Вследствие несимметричности профиля рельсформы
имеем наложение нескольких типов напряженно деформированных состояний:
а) косого изгиба, стесненного действием вбитых в грунт свай;
б) стесненного кручения, возникающего ввиду смещения центра изгиба
относительно силовой линии;
в) местного поперечного изгиба подошвы основного профиля;
г) местного поперечного изгиба рельса;
д) контактных напряжений в головке рельса, в месте опирания ходового
катка.
Для практических целей с достаточной точностью может быть выполнен
расчет рельсформы как балки на упругом основании в условиях косого изгиба;
при этом влияние дополнительных факторов учитывают опытным путем.
Примерный расчет рельсформы Д-280-4М. Сечение разбивают на пять частей.
Координаты центра тяжести поперечного сечения показаны на рис. 8, а.
Площади сечений в см2:
= 0,4-20,2 = 8,08;
F3= 0,4-5,0 = 2,0;
К5 = 23,07;
F, = 0,4-24,2 = 9,68;
Fi = 0,4-3,2 = 1,8;
F = 44,11.
сечения относительно вспомогательных
Статические моменты площади
осей yt и 21'.
3^= 8,08-10,1 + 9,68-0,25 + 2,0-17,7+ 1,28-1,6 + 23,7-15-39 = 486,3 см2;
Зг1 = 8,08-0,25 + 9,68-12,6+ 2,0-2,0 + 1,6-25,0 + 23,7-12,5 = 464,0 см2;
486,3 .. по
У = —+- = -гг+г = 11,02 см;
Jc F 44,11
Дгх 464,0 R
гс ”-у =-44ДУ - П>52 см
Моменты инерции относительно центральных осей у и г.
, 0,4-20,23 24,4-0,43 5-0,43 ,
+, =------------h 0,012-8,08 -----------1- 11,32X9,68 Н--+
0 4-3 23
-----1- 9,922 -1,28 + 240 + 2,792-23,07 = 2091 см*;
. 20,2-0,43 0,4-24,43 0,4-53
Jz =------J2------10,82-8,08 Н--------jg------h 1,582-9,68 Н-----
3 2 • 0 43
+ 9,022-2,0 + -’ pg -+ 14,582-1,28 + 47,1 + 1,482-23,07 = 1905 с+.
Центробежный момент инерции сечения
о
Jyz = J zy dF = ZiyiFf,
Jyz = +0,42-10,82-8,08 — 11,32-1,58-9,68 — 6,50-8,62-2,0 — 13,98-10,02 X
X 1,28 + 4,29-1,58-23,07 = —273,4 слг1.
570
МАШИНЫ ДЛД ПОДГОТОВКИ ОСНОВАНИЙ
Направление главных осей инерции Ju и Jv сечения рельсформ.
tg 2а - _ -2-273,4
g Jz—Jy ~ 1905 — 2091 ’ ’
2а = 71° 6'; а = 35° 33'.
Значение главных моментов инерции Ju и Jv:
J max Jy + Jz
min 2
= -°-1^-19-05- +]/(1905—2091)2 +4-273,42 J
-7mдv — </ii — 257o cm4, v — 1423 cm4.
При определении максимального изгибающего момента рельсформа рассчи-
тывается как длинная балка на упругом основании при сосредоточенной нагрузке
Р — 3000 кГ; модуль упругости песчаного основания К = 20 кГ/см2.
Упругая характеристика сечения:
' 4EJy
К
р _
40- ~ “ 4
Наиболее удалены от нейтральной оси точки А и Б; координаты их находятся
графически.
Главные радиусы инерции
4 / 4,2-106-2091
У 20
У?
1
169”’
7Wmax —
3000-169 „
— 127 000 кГ-см.
------= 7,85 см; 1„ —
44,11
Нормальные напряжения в точках А и Б;
Ми = Л4тах cos a — 187 000 cos 35° 33' = 103 500 кГ-см;
Mv = Afnlax sin a = 127 000 sin 35° 33' = 73 500 кГ-см;
M v л M„u
T
J u
= 5,76 см.
103 500.. 73 500 _.п „. „
-------4,4----------/,6 = 569 Ki /см2;
2573 1423
44 о
ок = —
в Т
^иБ
У
-°3-—° 2,5 + I—16 = 932 кГ/см2.
2573 1423
Контактное напряжение на поверхности контакта ходового колеса наиболее
тяжелой машины комплекта с головкой узкоколейного рельса Р-18.
/ /1 1 \ 2
отах = 4000 1/ РК(—-+— =
У \ Г1 г2 /
= 4000
3 / / 1 1 \2 3Л---
1/ 3000-1 ( -д- + +75-) = 4000 у 87 = 17 600 кГ-см,
и
z
V
МАШИНЫ ДЛЯ ПЛАНИРОВКИ И УПЛОТНЕНИЯ ОСНОВАНИЙ
571
где К = 1 + 0,2с — коэффициент, учитывающий скорость качения колеса
(о в м/сек); гг — радиус головки рельса; г2 — радиус обода колеса.
Допускаемое напряжение местного смятия для ходового колеса с ободом
из стали 35Л при рельсе с головкой под радиус составляет 16 500 кГ/см1.
Напряжение в рельсе при расположении колеса по середине расстояния
между опорами:
А4
«3 —
Р1
8
3000-50
8
= 17 500 кГ-см;
1^ = 51 сж3;
17 500 г/ ,
а =----------— 343 кГ см1.
51
Среднее удельное давление, передаваемое через рельсформы на основание,
2-3000 + 170 псо „. 2
р =--------!----= 0,62 кГ/см1.
25-400
Расчет на прочность соединительных штырей. Рельсформы (рис. 8, б) рабо-
тают как балки конечной длины иа упругом основании. Размеры несущей по-
11.02
-12Ь
Рис. 8. Поперечное сечение рельсформ
дошвы металлоконструкции подбирают опытным путем (ширина подошвы В =
= 25 см, высота С = 20 см, длина звена А = 4,0 ж) и проверяют по формулам
косого изгиба.
Наиболее слабым местом являются соединительные штыри звеньев рельсформ
(фиг. 8, в). Материал штыря и рельсформ — сталь Ст. 3.
Ранее при расчете рельсформ принята сосредоточенная нагрузка Р —
= 3000 кГ. С учетом ударного воздействия на штыри принимаем Ртах = <рР =
572
МАШИНЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ОСНОВАНИЙ
— 1,7-3000^ 5000 кГ. На каждый штырь будет действовать сила Ртах =
= 2500 кГ. Расчет на прочность штыря производим по допускаемым контактным
напряжениям.
В данном случае имеет место линейный контакт между двумя цилиндрами
с параллельными осями. Площадка контакта прямоугольная, нагрузка стати-
ческая, вращение штыря отсутствует.
Наибольшее сжимающее напряжение при значении коэффициента Пуассона
н,г = 0,3 определяют по формуле
<7о = 0,591 ] / р тахЕ P./zA кГ/см2,
|/ Dd
где <?0 — нагрузка на единицу длины штыря в кГ/см", Е — модуль упругости
стали в кГ/см2-, D — диаметр отверстия в диафрагме (3,0 см)-, d — диаметр штыря
в месте соприкосновения (2,9 см).
При толщине концевой диафрагмы рельсформы 6 = 1,0 см получим:
<7о = = 2500 кГ/см.
О’ 1,0
Подставляя значения
П. гл, т /2500-2,1-1043,0- 2,9) .
qn = 0,591 J / ------1-----22------— # 4500 кГ см2.
У 3-2,9
При статическом контакте прижатых поверхностей приведенное напряжение
одноосного сжатия определяют по формуле
а„р = О,56<7о)Л<,
СТп
где К = —— = 1, так как вр— предел текучести при растяжении (2400 кг/см2
° еж
для стали Ст. 3) и предел текучести <зсж при сжатии равны между собой. Следо-
вательно, впр = 0,56 </о = 0,56-4500 = 2520 кГ/см2. При толщине диафрагмы
6 = 10 мм-.
&тек (Рпр ~ 2520 кГ/см2)',
а тек = 2400 кГ/см2.
Глава XX
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УКЛАДКИ БЕТОНА
И ОТДЕЛКИ ПОВЕРХНОСТИ БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ БЕТОНА
Укладчики цементобетона предназначены для приема и распределения бетон-
ной смеси, доставленной к месту постройки бетонных покрытий дорог и аэро-
дромов.
Основные требования, предъявляемые к распределителям:
1) равномерное (по толщине) распределение бетона;
2) соответствие производительности и емкости приемных устройств грузо-
подъемности автотранспортных средств, подвозящих или приготовляющих
бетон;
3) однопроходность для машин непрерывного действия и соответствие цикла
распределения принятому темпу укладки бетона;
4) максимально возможная механизация управления;
5) выдерживание заданного припуска на уплотнение бетона.
Классифицируют бетонораспределительные машины на периодического и
непрерывного действия.
Распределители периодического действия работают циклично, т. е. новая
порция бетона может быть уложена и распределена по основанию покрытия лишь
по окончании распределения предыдущей порции.
Распределители непрерывного действия распределяют бетонную смесь, по-
ступающую непосредственно на основание строющегося покрытия.
К первой группе машин относят бункерные распределители (рис. 1). Цикл
их работы состоит из перегрузки бетона из кузова автосамосвала в бункер, рас-
кладки бетона бункером, совершающим возвратно-поступательные движения,
и перехода на новую позицию для приемки. Для этих машин характерна сравни-
тельно точная регулировка толщины укладываемого слоя бетона и безударное
его распределение. Они наиболее пригодны для укладки жестких бетонных смесей.
Вторую группу составляют бетонораспределители шнекового (рис. 2) и ло-
пастного (рис. 3) типов. Они обладают большей производительностью, однако тре-
буют четкой организации доставки бетона (непрерывный фронт разгрузки на ос-
нование). Для получения заданной толщины укладываемого слоя необходимо
иметь соответствие поступающего бетона объемам, подлежащим распределению.
Шиековый распределитель разравнивает бетон непрерывно при вращении
двух перекрывающих всю ширину полосы однозахватных реверсивных шнеков,
имеющих независимые приводы. Реверсирование позволяет выгружать бетон
в любом месте (по краям шнеков, в центре или с одного края). Непосредствеиио
за шнеком расположена профилирующая заслонка, которая создает подпор и
позволяет реализовать усилие для перемещения бетона лопастями шнека поперек
укладываемой полосы. Профилирующая заслонка, срезая часть бетонной массы,
придает окончательный профиль поверхности покрытия и регулирует толщину
распределяемого слоя.
В лопаточных распределителях лопатка имеет независимый привод поворота
и в любой точке может изменять угол с направлением движения от 0 до 180°.
Техническая характеристика распределителей приведена в табл. 1.
574
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
-2Ж
Рис. 1. Бункерный гидрофицированный распределитель бетона Д-376А:
й — вид сбоку; б — в плайе; 1 — силовая установка; 2 — бункер; 3 — лебедка канатного
привода распределительного бункера; 4 — высокомоментный гидродвигатель привода
конечной цепной передачи хода машины; 5 — рама; 6 — насос переменной производи-
тельности; 7 — пульт управления
РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ БЕТОНА
675
Рис. 2. Шнековый распределитель бетона:
рама; 2 — двигатель; 3 — редуктор; 4 — коробка передач; 5 — шнек; 6 — профилирующая заслонка; 7 — каток;
8 — механизм подъема шнека
576
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
Рис. 3. Лопастной распределитель бетона:
1 — поворотная распределительная лопатка; 2 — коробка
передач ходовой части; 3 — регулируемые стойки; 4 — меха-
низм подъема рамы машины; 5 — двигатель; б — межформен-
ное пространство; 7 — ножное управление гидроподъемником;
8 —телескопическая труба
РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ БЕТОНА
577
1. Техническая характеристика распределителей
Показатели Типы |
Бункер- ные Шнековые и ковшовые Лопа- стные
Тип Цен- Боковой Шнеко- Лопает- Лопает-
Мощность установленно- тральный (Д-375) вый ной (по- луков- шовый) ной
го двигателя в л. с. ... Ширина распределения 25 25 51,5 45 10
в м 3,75 — 7,5 3,5 —7,0 6,0 —7,5 3,75 — 7,5 3 — 7,50
Емкость бункера в м3 1,6 2 .— .—. —
Общий вес в т . . . . Удельные показатели: производительность на единицу веса в м2/ч 7,5 8,57 10,7 7,3 4,5
т мощность на едини- цу производительности л. с. 20,0 30,0 30,0 40,0 45
В м2/ч вес на единицу уста- новленной мощности 0,2 0,10 0,2 0,10 0,07
в кг[л. с....... Скорость перемещения 500 340 200 170 450
бункера в м/сек Скорость движения рас- пределителя (вперед и на- 0,45—1,0 0,36 — — —
зад) в м/сек ....... 0,5—1,2 0,37 0,05 — 0,6 — —
Расчет распределителей бетона. Шнековые распределители. Суммарное со-
противление передвижению распределителя складывается из сопротивлений пере-
движению по рельсформам и перемещению призмы бетона перед профили-
рующими заслонками
Гх = GM [f ± /],
где GM — вес машины в кг', f — коэффициент перекатывания по рельсформам
(по опытным данным /= 0,05-ь 0,1); i— уклон (подъем) пути, равный 0,06;
= f6G6,
где fg — коэффициент трения бетона по бетону (по опытным данным fg = 1,2-ь
1,3); Gg — вес призмы бетона перед профилирующей заслонкой в кг.
Сопротивление, возникающее при распределении бетона шнеком:
Пщ.
где G — секундная производительность шнека в кг/сек-, пш — число оборотов
шнека в минуту.
С одной стороны,из условия равенства расходов поступившего и уложенного
бетона производительность шнекового распределителя:
Пш = И = bhvx,
где b — ширина захвата в м; h — толщина (распределяемого) слоя бетона в м;
vx — поступательная скорость машины в м/сек.
37 Бородачев и др. 304
578
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
С другой стороны,
__ ^шпш8
нш 60
м'усек,
где ф — коэффициент заполнения шнека 0,3; — диаметр шнека; S — шаг
витка шнека.
Сила, касательная к наружной кромке витка шнека и проходящая через
центр тяжести бетонного слоя, транспортируемого шнеком:
Г4= lF3tg(0 +<р),
5
где 0 = arctg —------угол подъема винтовой линии; <р — угол трения бетона
о металл (35°).
Момент силы относительно оси шнека равен:
М. = W1Гб = Gaf2 гб tg (0 + <р),
Пщ
где Tg — расстояние от оси шнека до центра тяжести перемещаемого объема
бетона.
Мощность, необходимая для привода шнека,
N = Mi<!> — tg (0 + ф)
75т]ш 75т]ш
/ 1 / \
где со — угловая скорость шнека I со = 1/сек. ); —к. п. д. передачи от
двигателя к шнеку (0,4—0,45).
Мощность для передвижения машины при распределении бетона в л. с.
(^1 + W2)Vx
in м —---------------- ,
75т].и
где vx — скорость хода в м/сек-, т)^ — к. п. д. передачи от двигателя на ходовые
колеса машины (0,3—0,6).
Потребная мощность двигателя шнекового распределителя
Nde — Nm + NM.
Бункерные распределители. Мощность для передвижения распределителя
и тележки по рельсформам определяется по формуле
v _ + 0,5Gg) (f Ц- г) vx
------------------------- «
где GM — вес машины в кг; Об — вес бетона в бункере в кг; г\м — к. п. д. передачи
от двигателя к ходовым каткам (0,25—0,35); vx — рабочая скорость машины
в м/сек.
Мощность для передвижения бункера при распределении бетона:
Мб =
(рбунЛ~ Обет) \ ~Г F f ) + К/бЬБ~\ v6,
\ slp 1 J
РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ БЕТОНА
579
где GgyH — вес бункера; — вес бетона в бункере; vg — скорость бункера
в м/сек-, g — ускорение силы тяжести 9,8 м/сек-, tp — время разгона (0,5—1,5 сек);
/ — коэффициент перекатывания 0,1; Кб — удельное сопротивление перерезан-
ного столба бетона 500—900 кг/м2; b — ширина бункера в м; L — длина выпуск-
ного окна бункера по ходу в м; Г]б — ход передачи от двигателя к бункеру (0,6).
Мощность для транспортного хода бункерного распределителя:
.. v @м (f + 0 vm
"-------
где vm — транспортная скорость (0,2—0,5 м/сек); г\т — к. п. д. трансмиссии на
транспортной скорости 0,5—0,65.
Мощность двигателя бункерного распределителя подбирают из условия
Nтр Ng’К, NM-\- Ng.
Тяговый расчет ковшовых (лопастных) распределителей гусеничных бетоно-
укладчиков. Сопротивление передвижению гусеничного бетоноукладчика опре-
деляют по аналогичным формулам с заменой коэффициента сопротивлению пере-
катывания на рельсах коэффициентом сопротивления гусеничного хода /, 0,25,
т. е. Wx = G..ft (GM — вес гусеничного бетоноукладчика в кг).
При использовании гидростатической трансмиссии с независимым приводом
на каждую гусеницу определяют крутящий момент на приводной звездочке
гусеницы
где V7X — сопротивление передвижению в кГ; D — диаметр приводной звез-
дочки в м.
Крутящий момент на валу высокомоментного гидродвигателя на режиме
рабочих скоростей
„„ MN
М? =—— ,
Т\м
где i — передаточное число промежуточной трансмиссии ходовой звездочки
к валу гидродвигателя; т].и — к. п. д. передачи.
Давление жидкости в гидродвигателе:
_ 2лМг 2лМх1 _. „
Рг----ГХ-----Т7\---' /СМ* •
10% Ю^л].,,
где аг — расход жидкости за один оборот гидродвигателя (для ГДР-300А с но-
минальным крутящим моментом 290 кГм — q? = 1,8 л/об); М? — реализуемый
момент гидродвигателя.
Число оборотов вала гидродвигателя определяют из заданного диапазона
рабочих и транспортных скоростей
с, г
п,, = —FT,
где vx — заданная скорость хода машины в м/мин (рабочая — 1—1,5 м/мин,
транспортная — 20—30 м/мин); D — диаметр приводной звездочки гусениц в м.
Тогда необходимая производительность Qx насоса для получения скорости
хода vx будет
Qx==^t
Лоб
где Лоб — объемный к. п. д. насоса при данной производительности (0,85—0,9)
37*
580
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
Для обеспечения бесступенчатого изменения скоростей в заданном диапазоне
устанавливают насос переменной производительности типа HP-2,5 (Qx = 47 л/мин
при п = 1600 об/мин).
Реализуемое давление в гидросистеме проверяют по формуле
„ _ РнМг
Рг Мм ’
где рн — давление в гидросистеме при использовании номинального крутящего
момента гидродвигателя Мн.
При известной производительности насоса и потребной мощности
_ 450Arib
Рг ' Qx ’
где М — мощность на рабочих vx или транспортных скоростях (N = ;
Qx — производительность насоса в л/мин; рг — давление в гидросистеме.
Расчет механизма привода распределительного ковша. Время, необходимое
для полного цикла работы распределительного ковша,
, 25
где В — ширина распределяемой полосы в м; vK — скорость движения ковша
в м/сек (из конструктивных соображений принимается 0,6—0,7 м/сек).
Путь, проходимый ковшом в направлении движения машины за один цикл
его работы,
s = vKtK.
Ширина ковша
дк = skn — vKtKKn>
где Кп — коэффициент перекрытия (1,2—1,3).
Мощность, затрачиваемая на передвижение распределительного ковша,
расходуется на преодоление следующих сопротивлений: И?! — сопротивление
поперечному перемещению бетонной смеси, заполнившей ковш в кГ; 1F2 — сопро-
тивление передвижению каретки с ковшом в кГ;
IF! Hnb/iLf-feye,
где Нк — высота ковша; Ьк — ширина ковша; LK — длина ковша (HKbKLK^
0,3 м3); /б — коэффициент внутреннего трения бетона 1,2—1,3; ув — объемный
вес бетона (2210 кг/м3);
^^(G^irn^ + g
где GK — вес каретки с ковшом в кг (500 кг); /3 — коэффициент трения качения
катков каретки по направляющим ковшовой рамы (0,06—0,08) в см; D — диа-
метр ходового катка каретки (14,0 см); ц — коэффициент трения скольжения
в подшипниках качения (0,03); d — диаметр цапфы ходового катка каретки
(7,0 см); Р — коэффициент, учитывающий перекосы, загрязнение и защемления
в направляющих (1,8—2,5).
Мощность, потребная при работе распределительного ковша:
(IFj + W2) vK
л-с-'
где т]Л — к, п. д. механизма передвижения ковша (0,7—0,8).
РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ БЕТОНА
581
Для расчета системы гидропривода ковша определяют крутящий момент на
валу гидродвигателя
(1^ + Г2) ОЛ
-----2^---
где D/2 — радиус ходового катка; ix — передаточное число от ходовых катков
каретки к валу ридродвигателя; т]^ — к. п. д. передачи.
Остальные расчеты производят по приведенным выше формулам.
Рис. 4. Схема для определения центра тяжести бункерного распределителя Д-375:
Gi и (?5 — половина веса ходового механизма (Gi = Gs = 680 яг); G2 — вес рамы и мелких
узлов (G2 = 4290 кг); G3 — вес двигателя, коробки перемены передач, лебедки и системы
управления (G3 = 1900 кг); G^ — вес бункера и бетона (04 = 4650 кг); ai = а2 = а* =
== а5 = 2450 мм; а3 = 350; = 7250 мм; Ь2 = 3625 мм; Ь3 = 1000 мм; = 700 мм;
ь5 = о
Производительность распределителей бетона цикличного действия опреде-
ляют по формуле
п _ 3600Qp
ИЦ~ ------
Л13/«,
где — приемная емкость бункера в м3; Т — время цикла работы в сек (сумма
времени на отдельные операции).
Производительность распределителей непрерывного действия
Пн = 60Bhvx м3/ч,
где В — ширина захвата в м; h — толщина распределяемого слоя в м; vx — ско-
рость хода в м/мин.
Определение центра тяжести распределителя и нагрузок на ходовые катки.
Расчетным является состояние, когда машина полностью загружена
бетоном.
Для бункерного распределителя Д-375 положение центра тяжести опреде-
ляют (для худшего случая) при крайнем расположении груженого бункера (со
стороны двигателя). Вес загруженной бетоном машины 12,2 т, в том числе 3,0 т
вес бетона в бункере.
Расположение и вес основных узлов машину показаны на рис. 4,
582
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
Координаты А и В центра тяжести в горизонтальной плоскости {хоу}
определяют по формулам
, _ Gjfl! -|~ G2a2 ~Ь G3a3 Ч~ Giai 4- О5Я5 _
Gi + G% + G3 4- Gt 4- G6
680• 2450 4- 4290• 2450 4- 1900• 350 4- 4650• 2450 4- 680-2450 ....
=----------------------------Г2200---------------±----------* 2100 MMi
G1&1 4~ G^b^ + Ggfeg 4~ Gibi 4- G565
Gi 4- G-z 4- G3 4- G4 4- G6
680 7250 + 4290 3625 4- 1900 1000 4- 4650 • 700 4- 680
12 200
= 2100 мм.
a)
^L10Q~
6)
Rx=7000
п 7000-5150 кппг. „
^ = -^- = 5000 «Г,
Рис. 5. Расчетная схема для определения весовых нагрузок на ходовую
часть машины Д-375:
— схема координат центра тяжести; б — схема для определения нагруз-
ки Rx на катки; в — схема для определения нагрузки Ry на катки
Положение центра тяжести показано на рис. 5, а, а нагрузки на ходовые
катки — на рис. 5,6. Из соответствующих уравнений моментов находим:
/?х4906 — 0^2806 = 0;
12000-2806 _ 7ПАП
Кх-------490бГ
где Rx — нагрузка на катки по оси х;
Ry 7250 — Rx 5150 = 0;
где Ry — нагрузка на катки по оси у.
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ И ОТДЕЛКИ БЕТОННЫХ
ПОКРЫТИЙ
Бетоноотделочные машины классифицируют по виду ходового оборудования
и по числу рабочих органов.
Машины на рельсовом ходу имеют в качестве базы рельсформы, при необхо-
димости могут совершать несколько проходов по одному и тому же месту.
Машины на гусеничном ходу (бетоноукладчики со скользящими формами)
являются однопроходными и оснащаются электронными следящими системами
выдерживания курса и отметок продольного и поперечного профилей, действую-
щими от струн, натянутых по проектным отметкам покрытия.
По числу рабочих органов бетоноотделочные машины подразделяют на че-
тыре группы (рис. 6):
1) машины с четырьмя рабочими органами (рис. 6, а);
распределители бетона
583
2) комбинированные машины с тремя рабочими органами (рис. 6, б);
3) машины с двумя рабочими органами (рис. 6, в);
4) машины с одним рабочим органом (прецезионныё финишеры) для обеспе-
чения ровности и чистовой отделки покрытия (рис. 6, г).
Бетоноотделочные машины всех типов уплотняют бетонную смесь вибрацион-
ным методом. В качестве возбудителей колебаний устанавливают дебалансные
механические или электромеханические одночастотные вибраторы.
а)
В)
Рис. 6. Схема расположения и типы рабочих органов бетоноотделочных машин:
а, б, в, г — с четырьмя, тремя, двумя и одним рабочим органом соответственно; / — перед-
ний уплотняющий вибробрус; 2 — трамбующая доска; 3 — разравнивающий брус;
— выглаживающая лента; 5 — лопастной разравнивающий вал; б — уплотняющий
вибробрус; 7 — выглаживающий вибробрус; 8 — лопастной вал; 9 — широкий уплот-
няющий вибробрус; 10 — выглаживающий брус (движение машины справа налево)
В СССР изготовляются бетоноотделочные машины на рельсовом ходу Д-376
с тремя рабочими органами — лопастным валом, уплотняющим и выглаживаю-
щим брусьями (рис. 7К Находятся в освоении прицепная выглаживающая ма-
шина Д-628 к рельсовой бетоноотделочной машине (рис. 8) и однопроходная бето-
ноотделочная машина на гусеничном ходу Д-502 (рис. 9).
Вибробрусья бетоноотделочных машин оснащены тремя или шестью меха-
ническими вибраторами (число оборотов 3520 в минуту, амплитуда колебания
0,4 мм) кругового действия, соединенными между собой упругими муфтами и
валами.
Рис. 7. Схема гидрофицированной бетоноотделочной машины Д-376:
/ _лопастной вал; 2 — уплотняющий вибробрус; 3 — высокомоментиый гидродвигатель; 4 — выглажива-
ющий вибробрус; 5 — привод насосов; 6 — пульт управления
Рис. 8. Схема прицепной выглаживающей машины Д-628 с продольным брусом:
1 — продольный брус; 2 — механизм привода поступательного движения бруса
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ-И ОТДЕЛКИ ['МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ 585
see
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
Механическая связь вибробруса с рычагами привода качания и с рамой
машины осуществляется через две подвески, представляющие собой двухрядные
обоймы каждая с десятью резино-металлическими амортизаторами.
Выглаживающие органы бетоноотделочных машин состоят из вибродоски
и выглаживающего бруса. Они соединены между собой амортизаторами. Выгла-
живающий брус вместе с вибродоской совершают возвратно-поступательные
движения в направлении,
перпендикулярном оси ма-
шины.
Бетоноукладчик Д-502
представляет собой самоход-
ную гусеничную машину
(рис. 9), на раме которой
расположены силовая уста-
новка, трансмиссия и испол-
нительные рабочие органы.
Впереди машины передви-
гаются передниеформы в ви-
де двух лыж, продолжением
которых являются задние
формы, прикрепленные к гусе-
ничным тележкам. Соедине-
ние передних форм с маши-
ной и между собой обеспечи-
вает независимое плавающее
положение правой и левой
лыжи. Рама машины соедине-
на с гусеничными тележками
при помощи подвесок, обра-
зующих трапецию, которая
обеспечивает подъем всей ра-
мы или одной любой ее сто-
роны вместе с рабочими орга-
нами относительно подошвы
гусениц. Машина снабжена
автоматической следящей си-
стемой, обеспечивающей ук-
ладку цементнобетонной пли-
ты в пределах заданных про-
ектных отметок. Технические
Рис. 9. Схема расположения рабочих органов гусе-
ничного бетоноукладчика Д-502:
1 — ковшовый распределитель бетона; 2 —дозиру-
ющий отвал; 3 — виброзаслонка; 4 — уплотняющий
брус; 5 — выглаживающий брус; 6 — гусеничный
ход; 7 — скользящие формы
характеристики машин для уплотнения и отделки бетона приведены в табл. 2.
Определение основных параметров уплотняющих и выглаживающих брусьев
бетоноукладчиков. Взаимосвязь основных факторов, влияющих на процесс вибро-
уплотнения, определяется двумя уравнениями, полученными на базе теоретиче-
ских и экспериментальных исследований ВНИИЗеммаша:
,2 ,,2 _ Yo"oK(K— 1)2А”‘
бр ’
где te — время вибрирования в сек; h — толщина уплотняемого слоя бетона в см;
а0 — коэффициент, определяющий время в сек, необходимое для полного уплот-
нения слоя в 1 см (<Х0 = 1,5); Aqp— амплитуда вынужденных колебаний бруса
в см; <о — угловая частота вынужденных колебаний в l/сек; п0 — коэффициент
затухания колебаний в 1/см (для дорожных бетонов по=0,1—0,3 1/см);
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
587
1. Характеристика бетоноотделочных машин
Длнннобазо- вая Мин- транстроя щ О । , Д з д* я “ Sg £ a? g §: 8 °- ° 8 1 । §,2- °- gsTo я5! О Й f- 11 1 1 О О е;^ ьг II Рч1О _ га Р- т г—v . о ° ° як J=no5oJ сг^Я So з sB и;§ <
Д-182 Рельсовая 200 3,5; 7,0 1.92; 2,8; 4,28 4,98; 7,25; 11,5 У-5МА 40 | 1400 АПНТ-85 7,2 1500 Разравни- вающий брус Сменный Ширина 338 Число попе- речных коле- баний 30,9— 45,1 Размах 180
Д-628 Прицепная к Д-376 250 3,75—7,5 0,71 35,1 2 8,0 1500
Д-502 Г усеничная самоходная 300 3,5 0,92—1,48 2,04 СМД-145 60 160 ЕСС-62-4 12,0 1500 | Ковшовый 1 распредели- тель Постоянный 500 | Скорость 0,5 м/сек <
Д-376 самоходная 250 3,5; 5,0; 7,0 0,71 35,1—38,2 1 Д-24 28,0 1400 ' СГ-90 7,2 1500 •ной вал Сменный 600 24 и 47 200
Д-376А Рельсовая с 500 3,5; 3,75; 7,0; 7,5 0—2,5 0—25 1 Д-37 37 1600 ЕСС-84-4 20 1500 Лопает 1 600 ! 1 24 и 47 200
Параметры Тип Производительность смену в пог. м Ширина укладываемых полос в м . . . Скорость передвижения в м/минл рабочая транспортная Двигатель: тип мощность номинальная в л. с. • • • . число оборотов в минуту (при номи- нальной мощности) Генератор: тип мощность в кет число оборотов в минуту Распределительное устройство: длина (по ширине полосы) диаметр (по кромке лопастей) в мм . скорость вращения в об/мин заглубление ниже рельсформ в мм .
588
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
родолжение табл.
Длиннобазо- вая Мнн- транстроя 0,3 6880 600 6 3600 7,4 6950 280 25—50 6,0 1,87 10,2 7,25 3,5 18 000
СО 0,25 7474 । 338 5 2800 4,0 Разглажи- вающий брус 7474 400 30,9—45,1 3,9 7,5 3,05 8956
Д-628 Продольный 3,75 м 220 5,1 м/мин 4,0 1,65 3000 8,56 8,088 3,218 5750
о 0.4 520 3 3640 7,4 200 280 24 и 42 2 и 4 1,65 3100 12,2 5,265 3,45 15 470
Д-376 0,38 ный 520 3 и 6 3 640 7,4 200 1НЫЙ 280 24 и 42 2 и 4 2,65 3100 4,1 5,1 и 8,6 3,243 9600
Д-376А 0,45 Смен 300 3 и 6 3 640 8,4 200 Смет 400 24 и 42 2,0 и 4 2,65 3 100 3,4 5,1 и 9,1 3,0 10 000
Параметры Вибробрус (амплитуда вынужденных колебаний) в мм: длина (по ширине полосы) в мм . . . ширина рабочей подошвы в мм . . . количество вибраторов (при длине бруса 3,5; 3,75 и 7,0 и 7,5 м) . . . . скорость вращения вала вибраторов в об/мин кинетический момент одного вибра- тора в кГ-см заглубление ниже уровня рельсформ в мм ................. Выглаживающий брус: длина (по ширине полосы) ширина рабочей подошвы в мм . . . число поперечных движений в мин количество вибраторов кинетический момент вибратора в кГ-см ................ скорость вращения вала вибратора в об/мин ............... Габаритные размеры в м: длина ширина (при полосе 3,5 и 7,5 м) . . . высота Вес (при ширине покрытия 7,5 м) в кг
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ ПОДРЫТИИ
589
/0 —коэффициент удельного сопротивления бетона колебаниям в кГ-сек/см? (/0 =
= 0,006); К — коэффициент уплотнения, равный — (К = 1,25); ук — объем-
но
ный вес уплотненного бетона в кг/см? (:\к = 0,0025); у0 — объемный вес рыхлого
бетона в кг/см2 (у0 = 0,0020); е — основание натуральных логарифмов.
Значения необходимых скоростей колебаний и времени вибрирования уплот-
няющим брусом при п0 = 0,2 4/см в зависимости от толщины слоя бетона даны
в табл. 3.
3. Скорость колебания и время вибрирования уплотняющим брусом в зависимости
от толщины слоя бетона
Параметры бруса Толщина слоя покрытия в см Формула для подсчета
15 20 22 25 30 38 40 45 50
Абра в CAtjceK 4,64 10,9 13,8 21,2 41,5 104 140 209 512' Agpa = 0,07he°’ifl
tg в сек 23 30 33 37,5 45 52 60 67,5 75 гв = 1’5
Если по условиям долговечности подшипников качения вала дебалансов
вибраторов необходимо принимать меньшие скорости колебаний, то время вибри-
рования
t _ 0,l/z2e°'Ift
°’" Абрю ’
Длину уплотняющего или выглаживающего бруса L по ходу машины опре-
деляют в зависимости от заданной поступательной скорости хода машины vx
по формуле
L = vxt&,
где vx — поступательная скорость в см/сек.
При прочих равных условиях скорость хода в зависимости от коэффициента
уплотнения определяют по формуле
v . РО-*"*)
°х~ К (К — 1)а ’
где р — для данного бруса и заданной толщины уплотнения величина постоян-
ная, равная В = —.
y0n0h3enafl
У бетоноотделочных машин уплотняющие брусья имеют амплитуды коле-
баний 0,04 см, а выглаживающие — 0,01 см.
Для выглаживающих брусьев принимают ri.~i 5-ь 10 см.
При найденных значениях Ад„ и <о кинетический момент вибраторов опреде-
ляют по формуле
Л1к = РбрАбр кГ-см,
где Pqp вес уплотняющего или выглаживающего бруса в кг.
Возмущающая сила Qe соответственно определяется формулой
л - М«ю2
е g ’
где g — ускорение силы тяжести 981 см/сек2.
590
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
Приведенные численные значения амплитуд и частоты вынужденных колеба-
ний относятся к бетонам, имеющим коэффициент затухания колебаний п0 = 0,2.
Во всех других случаях расчет в зависимости от h следует производить по форму-
лам, приведенным в табл. 4.
4. Формулы для определения амплитуды и частоты вынужденных колебаний
Параметры Коэффициент затухания колебаний п 0 в 1/см Формула для под- счета
0,07 О,1 0,2 0,3
A6pate 0,058/^0 > 035/i 0,073A2e°'05ft 0,1й2е0, 0,123Л2е°- 15/1 г«=4- X
Примерные характеристики бетонной смеси по удобоукладываемости и осадке
конуса в зависимости от коэффициентов затухания колебаний приводятся
в табл. 5.
5. Характеристика бетонной смеси в зависимости от коэффициента затухания
Характеристика бетонной смеси Коэффициент затухания п0 в 1/см
0.07 0.1 0.2 0.3
Удобоукладываемость в сек Осадка конуса в см 10—15 7-5 20 — 25 4 — 3 30 — 35 2—1 >50 0
Графики оценки режима работы уплотняющих вибробрусьев в зависимости
от коэффициентов затухания п0 1/см и скоростей колебаний Адры показаны на
рис. 10.
Расчет амортизаторов уплотняющего вибрационного бруса. Уплотняющий
вибрационный брус подвешивается к раме машины на 20 резино-металлических
амортизаторах, сгруппированных на двух подвесках.
Расчет амортизаторов производят для определения: допустимого статического
провеса; допустимой прочности приваривания резины к металлу; значений ампли-
туд вынужденных колебаний бруса и рамы машины.
Статический провес амортизаторов рассчитывают по формуле
и = __А..
" nFaG ’
где Р — статическая нагрузка в кГ на подвеску (для машин Д-376 Р = 1200 кГ);
b — толщина резинового слоя в см; Fa — площадь поперечного сечения аморти-
затора в см2; п — число амортизаторов; G — модуль статического сдвига в кг/см2
(5,0—7,0).
Фактическое напряжение на отрыв в плоскости сцепления резины с металлом
определяют по формуле
~ 2^; <|СТа 11
где Рд — динамическая нагрузка (Р + Qe; Qe — возмущающая сила); Wa —
момент сопротивления сечения резинового элемента в см3 (Wa = 0,1с/3); d — диа-
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
591
метр амортизатора в см (диаметр резинового слоя амортизатора 10 см); Од — до-
пускаемое напряжение на отрыв (од = 5 кГ/см'2).
По расчетной схеме колебательной системы бетоноукладчиков (рис. 11)
соответствие амплитуд вынужденных колебаний уплотняющего бруса числу при-
нятых амортизаторов проверяют по формуле
_____________'(.Крс~\~ Кам Мм^) Q8
бР [крс + кам~мм^{к6 + кам~мб^2}-к2ам ’
где Крс — жесткость рельсформ на песчаном основании в кг/см (Крс =
= 100 000 кг/см); Кам — жесткость всех амортизаторов [Ка.н = Кдг; Kt—•
Рис. 10. Графики оценки режима работы уплотнительных вибробрусьев в зависимости от
коэффициентов затухания и скоростей колебаний (L = 0,5 м = const):
1 — Адра> = 45; п0 = 0,07; 2 — Аба = 35; п(| = 0,07; 3 — Абра = 45; пд = 0,1;
4 — = 25; я0 = 0,07; 5 - .4/и = 35: пд = 0,8; 6 — Абра> = 15; пд = 0,07;
7 — Абра == 25; по = °'8; 8 - лб„“ = 15; "о = °’1; 9 “ Абра = 35; по = °'2; 10 ~
Абра = 45’' п0 = °’2; 11 — Абра = В; "о = °’07; 12 ~ Абра = 25; “о = 0,2; 13 ~
Абра = 5; „о = о,1; 14 - Аб а = 15; пд = 0,2; 15 - AQpa = 5; пд = 0,2
бпуса) в амоРтизатора (390—400 кГ/см)]; Мм — масса машины (без
вибоатоооп ia^nnCM '' м ~ 9—в ^Кек2!см); Qe — возмущающая сила всех
лебаний (возыvtttя^Уо?°е значение) в кГ; а> — угловая частота вынужденных ко-
в кр-см- Ш’С силы) в 1/се/с; — жесткость бетона (Кб = 40 000кг/см)
1,ЗвкХ^^)7 а Уплога«гО бруса в кг/се^-см (Мбр = 1,0-2
592
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
Тяговые расчеты бетоноотделочных машин. Сопротивление при передвиже-
нии рельсовой машины в нерабочем состоянии определяют по формуле
TM = Q ^sina + + fKcosaj ,
где Q — расчетный вес машины в кг; a — максимально возможный угол подъема
(а = 4° 52'); fK — коэффициент трения качения ходовых катков и рельсформы
(0,05—0,1) в см; р — коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление
реборд катка от перекосов и других причин р — 1,5; ц — коэффициент трения
скольжения в цапфах колес (ц = 0,05н-0,1); d — диаметр цапфы в см; D—
Рис. 11. Схема колебательной си-
стемы бетоноотделочных машин
диаметр ходовых катков в см.
Крутящий момент на приводных катках
по тяговому усилию на передвижение при
холостом ходе
Мп = кГ-см.
Сопротивление передвижению машины
при рабочем положении уплотняющих и раз-
равнивающих брусьев (на бетоне) определяют
по формуле
Тр = Тп + Ggfg + Qgpfn.
где Gg — вес призмы бетонной смеси перед
уплотняющим и выглаживающим брусьями
[byhy + bph] ly0
Gg =---------д-------
^и bp — соответственно ширина бетонного валика перед уплотняющим брусом
У = 0,15 м) и разравнивающим брусом (Ьр = 0,1 м); hy и hp — высота соответ-
ствующих валиков бетона (hy = 0,2 м; hp = 0,1 м); R — максимальная длина
валика перед брусьями (/ = 7,0 м); у0 — объемный вес бетона (у0 = 2200 кг/м3);
fg — коэффициент внутреннего трения бетона с учетом действия вибрации (fg —
= 0,2ч-0,5); Qgp — вес уплотняющего и выглаживающего брусьев в кг; fn—
коэффициент трения бетона о подошву бруса при поперечных его перемещениях
(0,6—0,65).
Крутящий момент на приводных катках в рабочем положении машины
Мощность для преодоления сопротивлений при рабочем ходе машины
Л4 „пр
N — 1 1 р р
р ’ 71620г]/
где 1,1 — коэффициент запаса мощности для преодоления сопротивлений от сил
инерции; пр — число оборотов ходовых катков на рабочей скорости
VP
Пр = —= об/мин,
ли
где D — диаметр ходового катка в м; v — поступательная скорость машины
в м/мин; т]р — общий к. п. д. передачи от ходовых катков к двигателю (т]р =
= 0,2—0,15).
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОНН ЫХ ПОКРЫТИЙ
593
Мощность для преодоления сопротивлений при транспортном ходе машины
дг _______________________ 1ДМпПт
^7Гб»Ц’
где пт — число оборотов ходовых катков на транспортной скорости; т]тр — об-
щий к. п. д. передачи от ходовых катков к двигателю t}mp = 0,3—0,25); Мп —
крутящий момент на передвижение машины при холостом ходе.
Транспортные-скорости из конструктивных соображений принимают 15 —
25 м/мин.
Рис. 12. Схема работы продольного выглаживающего бруса
(стрелкой показано движение бруса)
Поступательные рабочие скорости машин определяют из условия обеспечения
требуемого уплотнения для заданной толщины бетонных плит. Мощность, рас-
ходуемая на уплотнение бетона вибрацией, определяют по формуле
л, 0вЛ5ры sin а _
Ns ~ 75- 100т]бр “ 75 • 100т]6р ’
где Qe — амплитудное значение возмущающей силы в кГ; Абр — амплитуда вы-
нужденных колебаний бруса в см; <о — угловая частота вынужденных колебаний
в l/сек; а — угол сдвига фаз между направлением возмущающей силы и ампли-
тудой (перемещением) а = 50—60°; fg — коэффициент сопротивления бетона
колебаниям в кг-сек/см (250—350); гю., — к. п. д. вибрационного уплотняющего
бруса (0,8—0,9);
i.."5м ’
A sin а
где fK — коэффициент трения качения в подшипниках дебалансов (0,0006); d —
номинальный диаметр приводного вала в месте сопряжения с кольцом под-
шипника.
Определение длины продольных брусьев выглаживающих машин. Длину
продольного бруса выглаживающей машины (рис. 12) определяют из уравнений
Lqp 2 В
~~ иХ ~ v6p ’
г о 2В
^бр — Рп vx,
ибр
38
Бородачев и др. 3Q4
594
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
где — коэффициент перекрытия (1,25—1,35); В — ширина выглаживаемой
полосы в м; ох — поступательная скорость машины в м/мин (0,7—2,5); vgp —
скорость выглаживания брусом (5,0—10 м/мин)-, t — время цикла рабочего
бруса в мин.
Производительность бетоноотделочных машин. Современные бетоноотделоч-
ные машины, как правило, являются однопроходными, их производительность
определяют по формуле
П = 60Bhvx,
где В — ширина обрабатываемой полосы в м", h — толщина плиты (после уплот-
нения).
Машины для устройства швов подразделяют на следующие группы:
1) для нарезания швов (шовных пазов) в свежеуложенном бетоне;
2) для устройства швов в свежеуложенном бетоне;
3) для нарезания швов в затвердевшем бетонном покрытии;
4) для зачистки швов;
5) для заливки швов.
Конструктивные схемы рабочих органов машин для нарезания и устройства
швов в свежеуложенном бетоне показаны на рис. 13.
Рис. 13. Схемы рабочих органов машин для нарезания и устройствами вов в свежеуложенном
бетоне:
а — вибронож; б — полосовой нож под отделочным брусом; в — дисковый вибрационный
нож; г — дисковый вибрационный нож с успокоителем; д — вибрационный сошниковый
нарезчик (вибросошник); е — полосовой конический вибрационный иож с успокоителем
Вибронож (рис. 13, я) применяют на старых моделях отечественных машин
(Д-377) и находит еще применение в некоторых зарубежных моделях для наре-
зания поперечного шва. Он представляет собой широкую стальную полосу, при-
клепываемую к поперечным швеллерам, так что образуется единая клепаная
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
595
балка. Сверху на ней крепятся механические вибраторы с круговыми колеба-
ниями. Иногда вместо одной толстой стальной полосы приклепывают две толщи-
ной 3—4 с зазором между ними на толщину закладной доски.
Полосовой нож (рис. 13, б) устанавливают под отделочным брусом и иногда
применяют для нарезки продольного шва. Представляет интерес навесное обору-
дование к бетоноотделочной машине. Нож в виде стальной полосы с резиновым
успокоителем закрепляют на кронштейне, устанавливаемом на раме бетоноотде-
лочной машины.
Дисковый вибрационный нож (рис. 13, в) применялся для нарезки продольного
шва в машине Д-377. Диск закреплялся на опорном кронштейне, подвешиваемом
через амортизаторы к колонке, связанной с подъемным механизмом. Над диском
на кронштейне устанавливались электровибраторы, а за диском — выглаживаю-
щая плита с заглаживающим ножом, положение которой могло регулироваться
по высоте с помощью винтового подъемного механизма.
Качественного шва с помощью вибродиска получить не удается. Лучшее
качество нарезаемого шва обеспечивается при перемещении вибоодиска
(рис. 13, г), отличающегося наличием резинового успокоителя. Подобный на-
резчик также не обеспечивает высокого стабильного качества кромки шва, в ре-
зультате чего необходима доводка вручную.
Вибрационный сошниковый нарезчик (рис. 13, д) представляет собой тонкую
пластину или полый нож с прорезью для прокладки из листового изола или поли-
этилена.' Нож крепится к высокочастотному вибратору. Вначале через прорезь
ножа пропускается конец ленты прокладочного материала и закрепляется, затем
производится заглубление ножа при работающем вибраторе. После заглубления
каретке или машине сообщается рабочий ход. Происходит разрезание слоя уплот-
ненного бетона и одновременное укладывание в прорезь прокладочного материала.
После прохода машины все же необходима затирка вручную.
Полосовой конический вибрационный нож (рис. 13, е) с резиновым успокои-
телем закрепляют так же, как и вибродиск на подъемной виброплощадке с двумя
высокочастотными вибраторами. Он обеспечивает лучшее качество шва по срав-
нению с другими машинами. Однако это оборудование для нарезки поперечных
швов не рекомендуют.
Техническая характеристика рабочих органов для нарезания и устройства
швов в свежеуложенном бетоне приведена в табл. 6.
Машины для нарезания швов в свежеуложенном бетоне выполняют на ходо-
вой части рельсовых машин линейного бетоноукладочного комплекта (табл. 7).
При этом устанавливают или один поперечный нарезчик или вместе с продольным,
иногда добавляют и оборудование для заливки швов и нанесения пленкообра-
зующих материалов. Нарезание поперечного шва производят при неподвижной
машине, а продольного — при движущейся машине. Рабочий орган снабжают
механизмами заглубления ножа и установки выглаживающей плиты. Заливка
швов может производиться вслед за нарезанием или спустя некоторое время.
Для точного совмещения направления движения заливщика с направлением по-
перечного шва служит специальный направляющий рельс с механизмом наводки.
Кинематическая схема машины для нарезания швов в свежеуложенном бетоне
и заливки их битумом показана на рис. 14.
Более прогрессивными являются машины с гидростатическим приводом хода.
Работа машин для нарезания швов в затвердевшем бетонном покрытии осно-
вана на принципе шлифования. В качестве, режущего инструмента используют
карборундовые и алмазные круги различных конструкций. Основные требования к
этим кругам: 1) высокая режущая способность при прорезании бетонов с гра-
нитным заполнителем; 2) большая стойкость; 3) высокая механическая проч-
ность в работе при больших скоростях вращения и нечувствительность к неболь-
шим боковым нагрузкам; 4) малая удельная энергоемкость.
Карборундовые круги на стальной основе / (табл. 8) и бакелитовой связке
абразивного венца имеют относительно невысокую режущую способность и стой-
38*
596
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
6. Техническая характеристика рабочих органов
для нарезания и устройства швов в свежеуложенном бетоне
Параметры Вибро- нож Поло- совой нож Вибро- диск Вибро- диск с успо- коите- лем Вибро- сошник Кони- ческий вибро- иож
Размеры ножа в мм: толщина длина (диаметр) длина успокои- теля глубина шва Количество вибрато- ров Тип вибраторов Скорость вращения вибратора в об/мин Кинетический момент в кг-см Возмущающая сила вибратора в кГ . . . Амплитуда колеба- ний в мм ...... 6—10 3400 — 7400 50—180 2-5 Механи- ческий 3600 — 4000 1,87 271 0,2 —0,4 6—10 500 — 600 200 — 300 50 — 80 6—10 400 — 450 50—180 1 2880 4,5 0,2 —0,4 6—10 50 — 80 1 [ектричес 10 000 0,2 —0,4 6—10 50 — 80 1 <ий 10 000 0,2 —0,4 6—10 50 — 80 2 10 000 0,3 —0,6
7. Техническая характеристика машин
для нарезания швов в свежеуложенном бетоне
Параметры Нарезчик- заливщик Д-377 Нарезчик Динглер Нарезчик Сосите Женераль Вибропогру- жатель закладной доски АБГ
Тип Вибрационный ножевой Поперечный
Длина виброножа в мм С одним поперечным виброножом и одним вибродиском 3400; 4900; С одним по брон 3500 — 7500 1еречным ви- ожом 2400 — 7200 1750 — 5000
Диаметр вибродиска в мм .......... 6900 440
Глубина резания в мм 50 — 180 . 300
Частота колебаний в ми- нуту 3600 (ножа) 4290 4300 4100
Мощность двигателя в л. с 2880 (диска) 24 10 7,0
Тип трансмиссии . . . Скорости в м/мин: рабочая 1,41 Механическая Гидростати- ческая
транспортная . . . 10,66
Габаритные размеры в мм: длина 3290
ширина высота ....... 5080; 6580 2720 3140; 4140 1400
Вес в т ....... 6,0 3,6 — 1,25
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
597
кость. Карборундовые круги сплошные II и на нейлоновой связке имеют более
высокую режущую способность и стойкость и обеспечивают примерно в 1,5 раза
более высокую производительность по сравнению с кругами I. Такие же круги,
но с вырезами имеют меньшую энергоемкость и более высокую производительность
по сравнению с кругами II при нарезании швов в особо твердых бетонах. Круги
Рис. 14. Кинематическая схема машины для нарезания швов в свежеуложенном бетоне
и заливки швов:
1 и 28 — ходовые катки; 2 — штурвал наводки направляющего рельса; 3 — направляю-
щий рельс; 4 — цепная муфта; 5 — уравнительные муфты; 6 — рычаг управления урав-
нительными муфтами; 7 — штурвал механизма подъема вибродиска; 8 — заливщик
швов; 9 — трансмиссионный вал; 10 — генератор; 11 — фрикционные муфты коробки
передач; 12 — рукоятка звукового сигнала; 13 — рычаг включения муфты двигателя;
14 — двигатель; 15 — пусковая рукоятка; 16 — рычаг заслонки подачи топлива; 17 —
штурвалы подъема виброножа; 18 — штурвалы механизма точной наводки виброножа;
19 — электродвигатель; 20 — вибратор; 21 — коробка передач (КП); 22 — амортизаторы;
23 — рычаг управления муфтами КП; 24 — вибронож; 25 — вибродиск; 26 — механизм
подъема виброножа; 27 — приводная цепь
II и III обладают большей прочностью по сравнению с кругами I и поэтому рабо-
тают на более высоких скоростях; они менее чувствительны к ударам и боковым
нагрузкам. Круги IV на сетчатой основе представляют разновидность кругов I.
В целях экономии стальной диск-основу из мягкой стали заменяют стальной
сеткой. Алмазные круги V изготовляют на стальной основе. Режущей частью яв-
ляются металлоабразивные сегменты, шаржированные алмазной крошкой.
Следует отметить, что абразивные круги работают с окружными скоростями,
превышающими допускаемые ГОСТом 2424—52. Резание на скоростях ниже
60 м.!сек уменьшает производительность и не рекомендуется.
Машины для нарезания швов в затвердевшем бетоне выпускают преимуще-
ственно с одним режущим диском (кругом), но имеются также 2-х, 4-х, 8- и 16-ди-
598
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
8. Техническая характеристика кругов
для нарезчиков швов в затвердевшем бетонном покрытии
Параметры Карбо- рундовый на сталь- ной основе I Карбо- рундовый сплош- ной II Карбо- рундовый сплошной с выреза- ми III Карбо- рундовый на сетча- той осно- ве IV Алмазный V
Марка М м
Зернистость 24 —. — 24
Диаметр в мм 300 — 350 400 — 450 400—450 300 — 350 300 — 550
Диаметр отверстия в мм Наибольшая допускае- 32 32 32 32 —
мая скорость на периферии диска в м/сек. 65 80 80 65 85
Производительность в пог. м/ч • 10—12* — — — 30 — 72
* В бетоне на гранитной основе.
сковые машины. Увеличение числа дисков обеспечивает увеличение производи-
тельности при применении малопроизводительного инструмента (табл. 9).
Однодисковая машина (рис. 15) установлена на ходовой тележке и пере-
двигается вручную по ходовому рельсу (в рабочем положении) или по бетону
(на холостом ходу). Режущий круг закреплен на шпинделе, установленном на
подшипниках качения качающегося кронштейна, который с помощью механизма
заглубления может устанавливаться под разными углами и обеспечивать нужное
заглубление круга. В механизме заглубления предусмотрено противоперегру-
зочное пружинное устройство. Привод к шпинделю осуществляется клиновид-
ными ремнями.
На конце качающегося кронштейна закреплен массивный предохранитель-
ный кожух, охватывающий более половины диаметра рабочего круга, что исклю-
чает возможность вылета кусков абразивного круга в случае его разрушения.
Для предотвращения поломок абразивного круга его следует устанавливать
строго перпендикулярно поверхности бетонного покрытия и в плоскости, парал-
лельной оси направляющего рельса. Это достигается с помощью регулировочного
подъемного механизма, а также правильного монтажа промежуточной оси. Абра-
зивные круги работают при непрерывном охлаждении водой.
Оборудование для розлива пленкообразующих материалов по поверхности
свежеуложенного бетонного покрытия (рис. 16—18) устанавливают как дополни-
тельное на нарезчиках швов.
В зависимости от вида пленкообразующей жидкости (битумные эмульсии или
лаки, а иногда в качестве заменителя разжиженный битум) нанесение ее должно
производиться в один или два приема. Темные жидкости покрываются белым
красящим составом (известковый раствор).
В комплект оборудования распределителя пленкообразующих веществ
входят: один-два бака с внутренними смесителями; распределительная система
трубопроводов; разбрызгиватели в виде сопел, установленных на распредели-
тельной трубе, охватывающей всю ширину обрабатываемой полосы, или переме-
щающегося на каретке сопла двигателя; компрессора или насоса для нагнетания и
разбрызгивания жидкости.
Техническая характеристика данного оборудования приведена в табл. 10.
Заливщик швов монтируют на легкой трехколесной ручной тележке, переме-
щающейся на обрезиненных колесах. Он состоит из битумного бака емкостью
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
599
дисковых нарезчиков швов
2
§
&
К
1 Марка | Джойнт . компани Шестна- дцатиди- сковые уядовые 300 — 450 100 3300 80 150
Джойнт мастер Четы- рехди- 1 сковые ! Карбор 300 — 450 100- I 3300 80 — >рные 4X37+18 40 - 1 —
Барткут Твин-60 ! исковые 1зяые Карбюратс 60
Фелкер Двухд! Алм< 300 и 450 3 — 5 190 3300 80 26X3 60
1 Симко Illi II 1 1 1111
Хильмер ядовые 650 230 , 1030 Электри- ческий 24 2200 1260 1350 । 1,2
Дин- глер яе (арбору 450 8—10 145 80 30 ;16—20 3100 1100 1280 1,05
Динглер ЭдНОДИСКОВ! I 300—450 8 — 10 115 2850 30 — 725 105 112 0,94
Виндзор ( Алмаз- ный 300 и 500 3 — 5 150 3300 85 Карбю- ратор- ный 26,8 32 Z 0,45
Д-432 Карбо- । рундо- ' вый 320 6 и 10 80 3300 55 90 Электри- ческий 27,2 12—14 , 2755 915 1305 0,75
Параметры Тип ........ Тип круга Диаметр круга в мм Еысъта круга в мм Глубина резания в мм Скорость вращения диска в об/мин .... Окружная скорость не из ношенного круга в м/сек Дорожный просвет в мм Тип двигателя . . . Мощность двигателя в л. с Производительность при глубине шва 40 мм в м/ч Габаритные размеры в мм: длина ширина высота Вес ви
600
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
Рис. 15. Однодисковый нарезчик швов Д-432:
1 — рама; 2 — шкив водяного насоса; 3 — промежуточная ось; 4 — натяжное устройство
приводных ремней; 5 — шкив шпинделя; 6 — абразивный круг; 7 — дышло; 8 — рычаг
механизма заглубления; 9 — каркас; 10 — электрошкаф; 11 — электродвигатель; 12 —
регулировочный подъемный механизм тележки; 13 — правое ходовое колесо; 14 — штур-
вал ручного привода колес; 15 — маховик механизма заглубления; 16 — пружина; 17 —
направляющее заднее колесо; 18 — направляющий рельс; 19 — водяной насос; 20 —
левое ходовое колесо; 21 — приводная цепь; 22 — трубопровод
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
601
Рис. 16. Схема многосоплового распределителя ЭНЦ-1:
/ — двигатель; 2 — трубопроводы подогрева; 3 — диспергирующий патрубок; 4 — ци-
стерна; 5 — жаровая труба; 6 — дроссельный кран; 7 — насос с золотником; 8 — цепная
передача; 9 — возвратный трубопровод; 10 — распылитель; 11 — распределительная
труба
1 Рис. 17, Схема односоплового распределителя с поворотной трубой ЭНЦ-2:
5 ~ 2каИоГоваяЬ; 1 2 * * *трубопроводы подогрева; 3 — заборный патрубок; 4 ~ цистерна;
8 — X? а; 6 — дополнительный бачок; 7 — шаровой струйный диспергатор;
иковый распределитель; 9 — шестеренчатый насос; 10 — дроссельный кран;
и — манометр; 12 — поворотная труба с распылителем
602
МАШИНЫ для РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, укладки и отделки
10. Характеристика оборудования
для нанесения пленкообразующих материалов
Параметры Марка
ПКБ энц-1 ЭНЦ-2
Тип Тип подогревателя .... Температура нагрева плен- кообразующей жидкости в °C Тип нагнетателя Норма розлива в л]м,2 Ширина розлива в м . . . Производительность в Одиосопловая Компрессор 0,4 —0,7 7 350 Многосопловая Керосиновая горелка 60 Насос шестеренчатый 0,3 —0,5 7 Односопловая Трубчатый, электрический 60 НШ-32 7 200
около 50 л\ четырехлопастного смесителя, установленного в баке с ручным при-
водом, горелки с бачком емкостью 9 л и разливочного устройства.
Рис. 18. Схема односоплового распределителя с кареткой:
/ — бачки с эмульсией и известковым раствором; 2 — электродвигатель насоса; 3 —
насос НШ-32; 4 — смеситель с электромотором; 5 — стойка; 6 — трубчатая штанга с рас-
пылителем: 7 — каретка; 8 — бачок для известкового раствора; 9 — пульт управления;
10 — коробка передач; 11 — электростанция; 12 — нагревательно-циркуляционный ба-
чок; 13 — краскопульт 0-491А; 14 — электромотор привода поперечного распылителя
Электрощетки применяют для очистки швов от остатков старой мастики
и грязи. Их монтируют на легкой трехколесной тележке с механизмом регули-
рования положения щетки по высоте.
МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ ПОДРЫТИЙ
603
Производительность нарезчика поперечных и продольных швов
(/-non + Inpod) Kucrfi1)
П —--------------------- м/ч,
„ , ‘чрод
V---
где 1Поп — Длина поперечного шва в м; 1прод — длина продольного шва (интер-
вал между поперечными швами) в м\ Кисп — коэффициент использования на-
резчика, учитывающий время, затрачиваемое на переходы от одной операции
к другой (0,80—0,9); vp — рабочая скорость нарезчика в м[мин-, Тнп — рабочий
цикл нарезки поперечного шва в мин-,
Тнп ton 4- 1рез 4* tnodr^ 1эав>
где tm — время опускания ножа до соприкосновения с покрытием; tpe3 — время
нарезания шва; tnog — время выглубления ножа до верхнего положения; t3ae —
время на завершающую обработку шва (закладка рейки, подправка кромок).
Возмущающая сила вибраторов виброножа определяется по формуле
Q = imra2 =
Grn,2n2
g3(Ja
90 000
кГ,
где m — масса дебаланса вибратора в кГ-секР/м.', г — эксцентриситет центра
тяжести дебаланса в с.к; со — угловая частота в 1/се/с; G — вес дебаланса в кг;
Мкин — кинетический момент дебаланса вибратора в кг-см; g — ускорение силы
тяжести в м/сек2-, п — число оборотов вала вибратора; г — количество вибраторов.
Удельная возмущающая сила на лезвие ножа
Я уд ~ ~~р- кТ/ м2.
Амплитуда колебаний ножа (в воздухе):
п г- ТТйин
и 7Z —----- СМ,
О он
где 0вн — вес виброножа в кг.
Мощность на вибрирование ножа:
,, Qaco sin а
= TooW л- с’
где а — угол сдвига фаз между возмущающей силой и амплитудой (при-
нимается 90°).
Мощность двигателя при рабочем ходе:
N3 — Nnep A- Ne Л. с,,
где Nпер — мощность, расходуемая на перемещение; N3 — мощность для при-
вода генератора, отнесенная к валу двигателя.
Нарезка поперечных швов в затвердевшем бетоне однодисковым нарезчиком:
П = Ш^к-^п
'ПОП I J
где vnod — средняя скорость подачи нарезчика в м/мин-, tecn — время на вспо-
могательные операции (установка направляющего рельса на смену кругов), при-
ходящееся на один шов в мин (принимают 4—5 мин).
604
МАШИНЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, УКЛАДКИ И ОТДЕЛКИ
Нарезка продольного шва
П vnod (60 — /лк) Кисп м/ч,
где iHK — среднее время на перестановку кругов, приходящееся на 1 ч работы
в мин.
Расход мощности нарезчика швов в затвердевшем бетоне зависит от материала
покрытия, типа инструмента, скоростей резания и режима охлаждения. Учет
этих факторов затруднителен. С достаточной для практики точностью подсчет
мощности можно производить по средним значениям удельной мощности.
N = Nyd Fili NnacT\z + Nnepr\s,
где Nyd — средняя удельная мощность, расходуемая на резание в л. с.]см3/мин;
по данным ВНИИЗемша для кругов типа М при резании бетона с гранитным щеб-
нем при ручной подаче составляет 0,4; V — производительность круга в см3/мин;
i]i — к. п. д. передачи от двигателя к кругу; NHac — мощность насоса в л. с.;
т]2 — к. п. д. передачи к насосу; Nnep — мощность, затрачиваемая на переме-
щение (при механическом приводе); т]3 —. к. п. д. привода хода.
Расход абразивных кругов зависит от их стойкости. Стойкость в минутах
может быть вычислена, если имеются данные по среднему износу
с~ Dn DU3fl
G — -------------- MUH.
С
где Dn — полный диаметр неизношенного круга в мм; DU3H — диаметр изно-
шенного круга в мм; с — износ круга в мм!мин (по данным ВНИИСДМ, круги
типа М диаметром Dn = 320 мм имеют средний износ 0,9 мм/мин).
Глава XXI
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
подметально-уборочные машины
По назначению подметально-уборочные машины делятся на три группы:
1) подметальные, предназначаемые для очистки полосы дороги со сметанием
находящихся на ней частиц в сторону;
2) подметально-уборочные, используемые при очистке дороги и собирания
в машину всех частиц, находящихся на очищаемой полосе, включая мельчайшую
пыль;
3) специальные уборочные, предназначаемые для сбора металлических
и других предметов с взлетно-посадочных полос и других площадей аэродромов,
металлических предметов на дорогах и т. п.; при этом не ставится задач сбора
мельчайшей пыли.
Подметальные машины применяют для летнего подметания только на загород-
ных дорогах,.там же их используют при ремонте и строительстве дорог. Зимой эти
машины работают по очистке проезжей части дорог, улиц и тротуаров. Чаще всего
их применяют как дополнительное навесное оборудование к плужным снегоочи-
стителям, поливочно-моечным машинам и в составе ремонтерского оборудования.
Машины 2—3-й групп по типу основных рабочих органов подраздел яются-
на щеточные, бесщеточные и щеточно-вакуумные. Наиболее распространены ще-
точные машины, которые по способу обеспыливания подразделяются на машины
с влажным обеспыливанием и машины с сухим обеспыливанием. Подразделяются
они также по способу подачи смета в мусоросборник на машины с механической
подачей, машины с пневматической подачей и смешанной пневмомеханической
подачей смета.
На рис. 1 показаны схемы наиболее распространенных щеточных подме-
тально-уборочных машин с влажным обеспыливанием, а на рис. 2 — с сухим
обеспыливанием.
Из схемы аэродромно-уборочной машины видны основные отличия ее от ще-
точных машин (рис. 3): отсутствие щеток и наличие мощной эксгаустерной уста-
новки. Такую схему иногда дополняют электромагнитным брусом и вспомога-
тельной щеткой, устанавливаемой непосредственно перед приемным устройством
(для снижения мощности двигателя).
Подметальные машины должны обеспечивать полное удаление мелких частиц
с обрабатываемого покрытия на сторону; степень чистоты обработки оценивается
визуально.
Технологическую эффективность работы подметально-уборочных машин
оценивают достигаемым санитарно-гигиеническим эффектом.
Эффективность очистки дорожной поверхности от пыли и смета оценивается
коэффициентом эффективности подметания
v' _ Сн СОст
Сн
где Сн и Сост — начальная и конечная загрязненности обрабатываемой по-
верхности в г/л«а.
606
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
Увеличение запыленности окружающего воздуха в зоне работы подметально-
уборочной машины оценивается коэффициентом остаточной запыленности улич-
ного воздуха
к” ___Сост. в
^эф п ’
где Сост, в и Сн. в — остаточное и начальное содержание пыли в воздухе после
и до прохода машины в мг/м3.
Рис. 1. Подметально-уборочные
машины с. влажным обеспыли-
ванием:
а — с забрасыванием смета в
мусоросборник; б — с механи-
ческой подачей смета; в — с
пневматическим транспортиро-
ванием смета: 1 — шасси;
2 — лотковая щетка; <3 — глав-
ная цилиндрическая щетка;
4 — мусоросборщик; 5 — раз-
брызгиватель; 6 — транспортер;
7 — вспомогательная цилиндри-
ческая щетка
У
Считается, что для современных подметально-уборочных машин при Сн
не выше 25 г/я2 средние значения коэффициентов Кэф и Кэф в зоне работы
щетки следующие: К3ф< 0,90 и К"ф < 2,5—3,0,
ПОДМЕТАЛЬНО-УБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ
607
Вакуумно-уборочные машины должны производить очистку покрытий аэро-
дромов от всех предметов, которые могут быть засосаны в турбореактивный дви-
гатель самолета — обломков бетона, болтов, гаек и т. п.
Подметально-уборочные машины обычно базируются на шасси грузовых
автомобилей и редко на специальных шасси.
Щеточные устройства подметально-уборочных машин состоят из щетки,
рамы щетки, подвески и приводного механизма.
Щетки подразделяются на главные (подборочные), предназначаемые для
обработки большей, части обрабатываемой полосы и отбрасывания смета в прием-
Рис. 2. Подметально-уборочные машины с сухим обеспыливанием:
а — машина ПУМ-2СД с сухим (пневматическим) обеспыливанием и прямым забросом
смета в мусоросборник; б — машина ПУ-9 с пневматическим обеспыливанием и транспор-
тированием смета: 1 — шасси; 2 — лотковая щетка; 3 — главная щетка; 4 — мусоро-
сборник; 2 — тканевый фильтр; 6 — пеиный фильтр
ник, и вспомогательные (лотковые), предназначаемые для очистки края полосы
(лотка у дороги) и забрасывания смета под главную щетку.
По форме щетки подметальных машин подразделяются на цилиндрические,
ленточные и конические.
Цилиндрическая щетка состоит из сердечника, ворса (набивки щетки) и дета-
лей крепления ворса на сердечнике. В зависимости от распределения ворса
на цилиндрической поверхности щетки бывают сплошные, с рядовым или неравно-
мерным распределением ворса. У большинства цилиндрических щеток по мере
износа ворса уменьшается и диаметр, но встречаются также щетки с механизмом
регулирования диаметра на величину износа (табл. 1). В качестве ворса приме-
няют стальную (круглую и плоскую) проволоку, пиассаву (пальмовое волокно),
расщепленный бамбук и синтетические волокна — хлорин, капрон, эластон,
полиуретан и др. Стальная проволока должна обладать повышенной износостой-
костью.
Ленточные щетки как главные применяют очень редко. Собираются они из
плоских щеток на двух бесконечных втулочных цепях или зубчатых трапецеи-
дальных прорезиненных ремнях, перекинутых через ведущие и направляющие
звездочки. Соприкосновение ворса с дорогой у этой щетки происходит на значи-
тельной длине поверхности в зависимости от расположения направляющих звез-
дочек и устройств.
608
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
Конические щетки выполняют в виде усеченного конуса. Устанавливаются
они на машине так, чтобы ими производилась очистка края полосы. Установка
производится с наклоном оси конуса щетки, благодаря чему удаляемый с покры-
тия смет забрасывается под главную щетку. Ворс щеток — стальная плоская или
круглая проволока, набираемая на деревянную колодку (табл. 2).
Примерный химический состав проволоки ворса: С—0,75; Мп—0,27; Si =
= 0,25; Р < 0,1; S < 0,03.
Для подвески щетки рекомендуют параллелограммную рамку, обеспечиваю-
щую постоянство угла наклона щетки.
Взаимное расположение щеток в многощеточных машинах должно быть
таким, чтобы обеспечивалось перекрытие следов щеток на разворотах при макси-
мально возможной общей ширине подметания.
ПОДМЕТАЛЬНО-УБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ
609
1. Основные размеры цилиндрических подметальных щеток
Т ип Основные размеры в мм Окружная скорость в м/сек Материал и размеры ворса в мм Количество ворса в щетке в
Диаметр Длина ’3 я я О) а о я со я о я изношенный СО а о
щетки сердечника
неизно- ‘ шейной О а о я =я со о S я
Главная нерегулируемая ПУ-7 650 450 250 1800 4,5 — 7,1 2,7 — 3,8 Проволока карданная диаметром 0,5 мм 72 206
Главная регулируемая ПУМ-2СД 915 615 326 2400 10 10 Пиассава 2,2 X 1,35 56 70
Главная нерегулируемая ПУ-8 700 540 360 2000 4,5 3,2 Проволока карданная диаметром 0,5 мм 85 170
То же, ПУ-9 700 500 360 2000 2,9 1,9 Проволока карданная диаметром 0,5 мм Пиассава 85 170
То же, Прага-51 700 500 320 1800 — — 2,2Х 1,35 Пиассава 22 42
То же, Эльджин 915 615 325 1800 2,1 — 8,3 1,4- 5,6 2,2Х 1,35 47 59
Снегоочисти- тельная Д-307 500 350 2670 9,0 6,3 Проволока стальная диаметром 1
2. Размеры и количество стального ворса конических щеток
Тип щетки Наруж- ный диаметр щетки в мм Диаметр диска в мм Свободная длина ворса щетки в мм Угол ^конусности вор- са в град Сечение и диаметр вор- са в мм Количество ворса в щетке в Окружные скорости щетки в м/сек
новой предельно изношенной о я о я предельно изношенной 3 3 новой изношенной
ПУ-7 750 650 570 200 100 30 £0,5 7,5 21,4 5,5 4,5
пум-гсд ,690 590 570 150 40 30 О.ЗХ 3,0 11,0 8,5 3,9 3,4
ПУ-8 700 620 570 170 75 30 0,4X3,5 12,3 5.7 4,5 4,0
ПУ-g 900 800 750 175 75 30 0,4X3,5 __ 2,8 2,5
Прага-51 700 600 460 200 100 45 0,5X2,5 9,0 4,1 —— —-
Эльджин 760 635 520 254 114 35 0,4X3,0 20,0 7,4 3,4 — 6,7 2,8 — 5,7
Мусороприемные и транспортирующие устройства. Удаляемые щеткой ча-
стицы забрасываются непосредственно в мусоросборник машины или на транспор-
тирующее устройство. В том и другом случае сбора смета расстояние до лотка
39 Бородачев н др. 304
610
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
или окна приемника и его размеры следует выбирать исходя из конструктивных
соображений и проверять при помощи расчетов.
Транспортирующие устройства механического типа для подачи смета в мусо-
росборник выполняют в виде наклонного транспортера с ребристой или скребко-
вой лентой, ковшовой цепью и в виде ротационного подъемника. Угол наклона
Рис. 4. Схемы подборочных устройств пневмомеханического и пневматического типов:
а — схема заброса смета через щетку в мусоросборник; б — смешанная схема; в — ще-
точно-пневматическое; г — пневматическое (АП-60); п — пыль; с — смет
ленточного и скребкового транспортеров 40—54°, ковшового, ротационного
60—80°. Рассчитывают их на максимальное поступление смета, а также на сбра-
сывание смёта на расстояние, равное половине длины мусоросборника.
Для горизонтального перемещения, в тех случаях, когда подборочная
щетка имеет малую ширину захвата, а вспомогательные не обеспечивают гори-
зонтального перемещения смета, применяются шнековые устройства.
Транспортирующие устройства пневматического или пневмо-механического
типа наиболее распространены в современных подметально-уборочных машинах
городского типа. В аэродромно-уборочных машинах нашли исключительное при-
менение пневматические. Щеточно-подборочные устройства подметально-убо-
рочных машин (рис. 4) не только отделяют смёт от покрытия, но и забрасывают
его в мусоросборник, причем одновременно производится отсос воздуха через
щеточные устройства, что способствует очистке поверхности и транспортировке
смёта, а также позволяет производить отделение тонкодисперсных частиц пыли
с последующим направлением их в фильтр.
На схеме 4, в показано щеточно-пневматическое устройство, работающее при
высоких скоростях воздушного потока на входе (~50 м/сек}. Наличие щетки
способствует лучшему отделению смета от покрытия. Вакуумное подборочное
устройство аэродромных машин, предназначаемое для удаления с покрытия ча-
ПОДМЕТАЛЬНО-УБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ
611
стиц весом до 100—150 г, работает при скоростях воздушного потока на входе
100 м/сек. Характеристика вакуумных систем и воздушных коммуникаций под-
метально-уборочных машин приведена в табл. 3.
3. Характеристика вакуумных систем и воздушных коммуникаций
некоторых подметально-уборочных машин
с пневматическим обеспыливанием и вакуумно-уборочных машин
Машина Производительность •• всасывающего вентиля- тора по воздуху в м?!сек. Разность давлений др в мм вод. ст. Скоростной, напор в мм вод. ст. Общее давление в вен- ; тиляторе в мм вод. ст. Мощность, потребляе- мая вентилятором вл. с 1 Средняя скорость воз- душного потока на вхо- де в машину в м!сск Наибольший вес всасы- ваемых предметов в г
на входе венти- лятора 1 в I ступени тонкой очистки во II ступени । ТОНКОЙ ОЧИСТКИ i на выходе вен- тилятора
ПУМ-2СД 1,25 80,5 78,0 79,0 157,0 20,5 258,0 10,0 15 — 20 30
ПУ-9 с чистыми фильтрами 1,27 409,0 203,0 — 203 21,0 633,0 — — —
ПУ-9 с загрязненными фильтрами 1,04 273,0 330 — 330 14,0 617,0 — —
Шерлинг В 2,24 725,0 — —- 75,0 800 — — —
Магнито- вакуум Берлие 1,52 400 — — — — — 45* 20 —
АП-60 6,9 1600 — — — — — 420 95 150
* Вместе со
щеткой диаметром 460X 2100.
В отличие от щеточных подметально-уборочных машин вакуумные аэродро-
мно-уборочные машины не имеют фильтров, так как, во-первых, главной задачей
их является удаление с покрытий всех предметов, а во-вторых, очистка большего
количества воздуха для таких машин еще не решена.
Для обеспыливания наиболее простым является увлажнение дорожной по-
верхности и воздуха перед рабочими органами машины. Система увлажнения
включает бак для воды, насос или компрессор и трубопроводы с арматурой и рас-
пылителем. Распыление воды осуществляют при давлении распылителем 2,0—
3 ат с расходом воды 0,01—0,02 л/м2.
Сухой или вакуумно-пневматический способ обеспыливания заключается
в отсосе воздуха вместе с взвешенными в нем частицами пыли, при этом воздух
засасывается вентилятором в машину, прогоняется через фильтры и очищенным
выбрасывается обратно в атмосферу. Устройства для вакуумно-пневматического
обеспыливания состоят из рабочей (щеточной) камеры и коммуникаций, воздухо-
очистительных устройств и вентилятора.
Щеточные камеры делают герметичными, возможно малых размеров и с мини-
мальным периметром фартука. Камеры устанавливаются над дорогой с минималь-
ным зазором, а количество пропускаемого воздуха в зазоры фартука должно быть
возможно большим. Воздухоочистительные устройства щеточных подметально-
уборочных машин выполняются двух- и трехступенчатыми. Обычно в качестве
первой ступени воздухоочистки применяют осадительные камеры; второй — тка-
невые фильтры, водяные завесы, пенные фильтры и третьей — тканевые фильтры,
камеры с древесной стружкой, смоченной маслом. О нагрузке воздухоочисти-
тельных устройств дает представление табл. 4. Воздушная нагрузка стационар-
39*
612
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
I. Характеристика вентиляционно-фильтрующих систем подметально-уборочных машин
ине -ей £ h-zw/8iv а их EMeXdj ЕнптЛАеод 450 288 664
адь тканевого фильтра приходя- щаяся на 1 м ширины под- . метания В м2/м 3,85 15,6 2,0 22,20
3” о ч С всего в ж2 , 10,0 25,0 2,71 50
Тип воздухоочисткн Трех ступенчатая—тур- боклон, пенный фильтр, тканевый фильтр Двухступенчатая — от- стойная камера и ткане- вый фильтр Отстойная камера с вращающимся ткане- вым фильтром тонкой очистки Отстойная камера и тканевый фильтр тонкой очистки То же Отстойная камера и водяная завеса Отстойная камера
I производи- вентиляторов на 1 м2 очи- щенной пло- щади в м3/м2-сек 0,15-40,32 0,15ч-0,32 0,6240,80 0,22—0,60 0,37—0,56 । 0,54—1,29
Удельна? тельность на 1 м ширины захвата в м.3/м.-сек\ 0,48 0,50 1,25 0,37 1,12 2,65 1
то '@09 ww а wodoiBifHXHoa #1чиэЕаиаеЕс1 ‘Joueh 260 635 280 800 1600
уээ/sW a udox -В1?ихн9а чхэон -чЕахиДоаеиобц 1,25 1,27 2,0 0,50 2,24 । 6,9
w а (ЕХЕЯХЕе) КИНЕТ -ЭИЙОИ EHHdHfn 2,6 ! i 2;6 1,6 1,35 2,25 2,0 2,6
уээ/w я axood -ОНО KEhOpEfl 1,5—3,3 1,5—3,3 1,6-2,0 0,6—1,7 1,3—3,4 2,0—3,0 1,4—5,6
Машина ПУМ-2СД ПУ-9 Линде Теииант-80 Теннант-100 Шерлинг С АП-60
ПОДМЕТАЛЬНО-УБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ
613
ных тканевых фильтров достигает 200 м3/м3-ч, в подметальных машинах она
доходит до 650—750 м31м2-ч.
Вентиляторы для пылевоздушной смеси щеточных машин подбираются
с максимальным давлением 300—800 мм вод. ст. (кПм2). Для аэродромных машин
изготовляются специальные мощные воздуходувки с рабочим разрежением
1600 мм вод. ст., производительностью ~12 500 м3/ч и мощностью 150—200 л. с.
Выбор вентиляторов производится по минимально необходимому для нор-
мальной работы машины расходу воздуха Q и полному сопротивлению всех ком-
муникаций и воздухоочистительных устройств.
Мусоросборники выполняют постоянно установленными на машине, съемными
и прицепными, причем преобладает первый тип. Разгрузка производится через
крышки или путем опрокидывания. Для разгрузки начинают применять гидра-
влические механизмы.
Основные технические данные современных подметально-уборочных машин
приведены в табл. 5.
5. Данные подметально-уборочных машин
Параметры Простые щетки Щеточные город- ские машины Вакуумные машины
Прицеп- ные Навес- ные На четырех- колесном шасси На трех- колесном шасси Аэродром- ные Щеточ- ные
Ширина захвата в ж 1,9—2,4 1,6—2,0 0,5—2,65 2,2-3,1 2,4—3,6 2,1—2,3
Производитель- ность в ж2/ч 12 000— 8000— 15 000— 12 000— 24 000— 10 000—
24 000 16 000 20 000 18 000 197 400 20 000
Полезная емкость мусоросборника в ж3 0,64—3,0 1,0—2,6 5 5,0-6,0
Емкость бака для увлажнения в ж3 . • 0,5—0,6 0,35—1,0 0,6—1,2 0,600—0,700
Ширина колеи в ж 1,6—1,8 — 1,59—1,84 1,6—2,0 2,0—2,4 1,9—2,0
Колесная база в ж 3,0—3,4 — 2,1-4,8 2,7—3,26 3,0—3,5 3,1—3,3
Наименьшая ши- рина проезда в ж . . 10,7—21,8 6,1—10,0
Скорости в км/ч-. рабочие 8—16 2,0—16,0 4,0—16,0 5-56
транспортные . . — — 35 30 56—80 —
Мощность двига- теля общая в л. с. . 31,4—140,0 7,0—148,0 200—610 80—100
в том числе рабо- чих органов До 450 .
Габаритные разме- ры в жж: длина 4,0—8,0 4,9-5,1 8,4—12,9 5,8—6,0
ширина — 1,8-2,5 2,3—3,1 2,6—2,8 2,5—2,7
высота __ 2,2—2,9 2,1—2,9 3,3—3,9 2,6—2,9
Вес машины в т: с грузом 1,5—1,6 4,1—12,0 7,0—9,0 6,5—25,0 11,0-12,0
| без груза .... (прицеп- ной — 2,6—10,0 5,2—6,0 5—20,0 8,0—8,0
Кинематическая схема щеточной подметально-уборочной машины (рис. 5)
с увлажнением без вентилятора (на шасси ГАЗ-51) представляет собой образец
решения привода рабочих органов и вспомогательного оборудования на отече-
ственных и зарубежных машинах.
614
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
маслонасос МШЗА (п = 1260 об/мин)-, 2 — коробка отбора мощности РК5; 3 — насос водяной НВ-3 (м = 450 об/мин)',
раздаточный редуктор (i = 1,5 и 2,5); 5 —редуктор (I = 3,58); 6 — цепь конвейера; 7 — шнек; 8 — предохранитель-
муфта; 9 — редуктор лотковой щетки (I = 2,6); 10 — лотковая щетка; 11 — демультипликатор; 12 — коробка передач
ГАЗ-51; 13 — двигатель ГАЗ-51 (п — 1600 об/мин)
ПОДМЕТАЛЬНО-УБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ
615
Через коробку отбора мощности, раздаточный редуктор и редукторы щеток
последним передается вращение. От промежуточных валов получают вращение
транспортирующие органы и вентилятор (при наличии). От раздаточной коробки
получают вращение гидронасосы (масляный и водяной). В привод ходовой части
вводится понижающая передача, которая обеспечивает устойчивую работу на
малых скоростях движения (4—5 км/ч). Недостатком такой схемы является на-
рушение режима работы щеточных и вентиляционных устройств в случае сниже-
ния оборотов вала двигателя при переключениях передач (на перекрестках и т. п.),
что приводит к снижению качества очистки, а иногда и к отложению в коммуни-
кациях транспортируемых частиц. Наилучшие решения такие, которые обеспе-
чивают сохранение числа оборотов щеток и вентилятора на уровне минимально
необходимых для получения технологического эффекта. Такие решения обеспе-
чивает электропривод, однако применение последнего ограничивалось только
опытными образцами.
1. Производительность подметально-уборочной машины
\тн - (А + -Ml ЦрВД'.ЮОО
п L \ V0 Vx J J „
Пподм — m м /ч,
J н
где Тн — время нахождения в наряде; 1й — нулевой пробег к месту заправки
водой, выгрузки смета и обратно в км; v0 — скорость нулевого пробега в км/ч;
1Х — пробег из парка к месту работы и обратно в км; vx — скорость холостого
пробега в км/ч; vp — рабочая скорость машины в км/ч; В — ширина захвата в м;
К — коэффициент, учитывающий перекрытие следа (принимается 0,9).
2. Мощность двигателя щеточной подметально-уборочной машины
Мл - - .V 4- N 4- N 4- N Д- уу 4- с
дв пер ~ пер ' г. щ л. щ ~ тр. у 1 о. у л-
где Nnep — мощность, затрачиваемая на перемещение машины в л. с. (опреде-
ляется, как для автомобиля); Nпер— мощность, затрачиваемая на преодоление
дополнительных сопротивлений перемещению машины от взаимодействия с под-
метальными устройствами в л. с.; N?, щ — мощность, затрачиваемая на вращение
главной щетки в л. с.; Nj,. щ — мощность, затрачиваемая на вращение лотковой
и других вспомогательных щеток в л. с.; Nmp. у— то же,.на привод транспорти-
рующих устройств в л. с.; No. у — то же, на привод обеспыливающих устройств
в л. с.
Дополнительная мощность, приведенная к валу двигателя
, Ур ( Тф г 1лт"Д
пер 75 \ Пщо.+ П2 / Л' °'’
где Тф — сила трения фартуков и приемного лотка о поверхность дороги в кГ;
Тх—составляющая по направлению движения машины силы трения ворса
главной щетки о дорогу в кГ; Т"х — то же, лотковой и других вспомогательных
Щеток в кг; iA — число лотковых или других вспомогательных щеток; Г]тр х —
к- п. д. трансмиссии ходовой части; — к. п. д. привода главной щетки; Г)2 —
к- п. д. лотковой щетки.
Для поперечно-установленной щетки
------(N mp + Nt + Nb + ^д. в) с->
Чг. щ
616
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
где N тр — мощность, затрачиваемая на преодоление трения щетки о дорогу;
Nmp 4,7-cos cos в л. с.,
где Du( — диаметр щетки по ворсу в м; п — число оборотов щетки в минуту;
/(1( — коэффициент трения скольжения ворса о дорогу; — угол встречи ворса
с дорогой.
AL0 — величина деформации (просадки) ворса; Рщ — радиус щетки; Р cos е —
нормальное давление ворса на дорогу в кГ, определяется в зависимости от вида
ворса по табл. 6; Nc — мощность, затрачиваемая на отбрасывание смета с очи-
щаемой поверхности
Л' = BdPCtl. [av2 + bv + С) л. с.,
с хэф 150£ Xй» Щ /
где Кдф — коэффициент эффективности подметания (принимается равным 0,95—
1,0); В — ширина подметания дороги в м; ур — рабочая скорость движения Ma-
в. Значение и границы применения формул для Р cos е
Вид и форма сечения ворса Модуль жесткости Примечание
EJ в кГсм2 EJ в кГсм Р COS 8
Бамбук плоского сечения малой жесткости 0,20 — 0,25 0,008 — 0,020 (тгГ х х ппер^абщ х х <Ущ~2)] Х X arccos ( 1 — ~ 1 / Модуль упругости Е для бамбука (1,30 — 1,35)-105 кг/см2; пиас- савы — 0,8-105 кг/см2-, синтетические волокна (0,8-1,15)-105 кГ/см2\ J — момент инер- ции поперечного сече- ния прутка
Стальная кард- ная проволока круглого сечения Бамбук плоского сечения большой жесткости 0,25 — 0,65 0,90 — 1,10 0,02 — 0,05 0,04 — 0,08 / EJ '1 2 х X У^общ X X х X arccos ( 1 — ] ппер — коэффициент запаса набивки ворса против расчетного (принимается 1,25 — 2,0) ‘общ — общее коли- чество прутков ворса в щетке
Стальная прово- лока круглого се- чения большой жесткости 2,5 — 5,0 0,25 — 0,5 / EJ \2 0,00722 |-~j X Х1/Лд^о1обм( Х X(1+VU<)X X arccos 11 — _‘1 1 / ~ окружная ско- рость щетки в м/сек-, /7-0 0325 ) хоэффици- U1 Х’Упл 1 енты про- ~ 0-J80 7 порцио- п3 — и, loo J нальности
ПОДМЕТАЛЬНО-УБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ
617
шины в м/сек-, Сн — начальная загрязненность дороги в кг/м2 (принимается рав-
ной 0,025—0,030); а, b и с — коэффициенты для приближенных расчетов а
(принимаются равными 1, а члены с коэффициентами & и с отбрасываются); Nc —
в общем балансе мощности составляет 1—2% и может учитываться в % от Nmp;
Ne — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха враще-
нию щетки.
Для цилиндрической щетки' с равномерным распределением ворса
^ = (2,0-3,0)10-7Лобчп3(^-Д|) л. с.,
где d — диаметр или ширина прутка ворса в Р, — радиус сердечника щетки.
Мощность, затрачиваемая на деформацию ворса щетки, определяется:
для щеток с жестким стальным ворсом круглого сечения
Nd.e = 1,45-ю^б^-^- //Тад, ~7~ фтах Л. с-->
ищ ^0
где п — число оборотов щетки в минуту; Ощ — наружный диаметр щетки в м;
Д£о — свободная длина ворса в см; Е — модуль упругости ворса в кГ/см?; <ртах —
максимальный угол поворота граничных сечений прутка ворса в рад;
для щеток с мягким ворсом плоского сечения
з,—
EJ пуп
в ~ 1,6-10 фшах -з~~__ .1 Л. с.;
для лотковых щеток
N л. щ — “ тр г ^в. л в- л &
Пл. щ
1,05/л. щ Цл. щ 9 Ge, л EJ
“Г п\ LoyM.efnp L фшах Л- С"
ГДО i-л. щ — число лотковых щеток; щ — к. п. д. передачи к щетке; пл — число
оборотов лотковой щетки в минуту; GA — нормальное давление ворса на дорогу;
0л = Р cos е = 0,112 1общ -5^. (1 _ 0,055цл. щ) кг.
/-{) OOU
Здесь <рл. к — центральный угол контакта ворса щетки с дорогой (принимается
Равным 150—180°); Rlt R2 — внутренний и внешний радиусы контактного круга
неподвижной щетки в м; Ge. л — вес ворса лотковой щетки в кг; ул. в — объемный
вес материала ворса 7,85 кг/дм3; fnp — поперечное сечение прутка ворса в см2-,
Фшах — максимальный угол поворота граничных сечений деформированного
прутка ворса, находящегося на расстоянии Rcp от оси вращения щетки в рад
(принимают равным л).
Мощность, затрачиваемая на привод транспортирующих устройств, опреде-
ляют по известным формулам в зависимости от типа транспортеров.
618
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
Мощность, затрачиваемая на работу обеспыливающих устройств как для
машин, работающих с увлажнением, так и для машин с сухим обеспыливанием
подсчитывается
‘ У~ 60-751]^ Л- С-'
где Q — производительность водяного насоса в л/мин или вентилятора в м3/лшн;
Н — суммарный напор, развиваемый водяным насосом в мм вод. ст. или венти-
лятором в кГ/м2 или мм вод. ст.', 1]г — к. п. д. водяного насоса или вентилятора;
|]и — к. п. д. трансмиссии до вала насоса или вентилятора.
3. Мощность, затрачиваемая на работу простой щетки, устанавливаемой под
углом у -/- 90°, (рис. 6, а, б, в), определяется по несколько другим формулам,
чем для поперечно установленной щетки.
~ (МтР "1“ + Л'а + Л'э. в) А. с.,
Чпр
где — мощность, расходуемая на преодоление сил треиия ворса о поверх-
ность дороги.
/^'CoS8i//2 \ 2 4 / > \ 2
Nтр = fщ —у ( у Ощ COS ₽! \ +у ОрОщ cos Р sin y+ (oj л. с.
ПОДМЕТАЛЬНО-УБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ
619
Мощность на отбрасывание щеткой частиц смета или снега составляет в про-
центном отношении значительную величину и поэтому ее рекомендуется рассчи-
тывать.
1,13- 10~Л' С„ , „ , / , Vm Bl \
N =-----------------(aiVM + biVM + с1) \ ----о—ь 5о Л. с.;
COS Ya \ L щ 1 1 щ 1) щ 2 иу
где
/ V \
Vui, + 1,5 cos р0 sin у + 1,6 cos р0 sin у
t)r \ /
COS уа = -N = ---;
Vxy ! У а^щ + Ь^щ + С2
( v \ 3,2t>
at — ~ I -----------— cos ро sin у + 4,8;
\ \ дщ/ Ущ
3,2и'
Ь1 =-------— cos р sin у + 4,8;
с ~ 2,56;
Ne & 0,01 Л тр>
Ng. в определяется из формулы для поперечной щетки, учитывая значения <р111ах.
4. Мощность двигателя вакуумно-уборочной машины
Na = N 4- N' + N NN,
де. в пер 1 пер 1 э. у 1 га’
где Nnep — мощность, затрачиваемая на перемещение машины;
, _ T4,Vp
Nnep 7511 >
где Тф — сила трения фартуков (шторок) приемной горловины о дорогу в кГ~,
Nги — мощность, расходуемая на привод гидронасоса.
Мощность эксгаустерной установки Ng.y определяется по наибольшему раз-
режению и производительности.
5. Длина главной лотковой щетки Во для машин с задней ведущей осью и
односторонним расположением щеток относительно этой оси определяется из
выражения (рис. 7)
0.25Д2 + 7?0В0 + С = 0,
где
С = + /2- [/2 + )] .
Для машин с передней ведущей осью и любым относительно оси расположе-
нием щеток
' О,25Д2 _ robq + С = 0,
где
620
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
7?0 — минимальный радиус разворота машины (от центра вращения до продоль-
ной оси машины); — минимальный диаметр лотковой конической щетки; Вл —
расстояние между осями лотковых конических щеток; /2 •— расстояние от ведущей
оси до оси вращения главной цилиндрической щетки; 1Л — расстояние от ведущей
оси до оси вращения конической лотковой щетки.
6)
6. Необходимое количество ворса для цилиндрических щеток:
а) для поперечно установленных щеток общий вес ворса
в^пер
Ge- •----------------------------г- кг.
2,84/G b arccos ( 1-----75-М
vp \ Кщ /
подметально-уборочные машины
621
Общее количество прутков ворса
35 300Вппер
‘общ = -
„ , AL0
Л о — arccos I-----—"
Р Vp \ Кщ
шт.,
где В = Во — длина щетки в м; fnp — площадь поперечного сечения прутка
ворса щетки в см~; L — полная длина ворса с учетом его заделки в сердечнике
щетки в см; уи. в — объемный вес материала ворса в кг/дм3; ппер — коэффициент
«перекрытия» (принимается равным 1,25); — коэффициент равномерности
распределения ворса в цилиндре щетки (принимается равным 0,5); b — средняя
ширина прутка ворса щетки, измеренная в плоскости, проходящей черезь ось
вращения щетки (для круглого ворса b равно диаметру прутка) в см; — окруж-
ная скорость щетки в м/сек; vp — рабочая скорость движения машины в м/сек;
Л/. 0 — свободная длина ворса в см; — радиус щетки по ворсу в см;
б) для щеток, установленных под углом, не равным 90э.
100Во51пу(,1рЛулг.
в^пер
(jQ = --------------------------------- кг,
I 1
arccos 1----cos уа
Vp \ RtuJ
где у — угол установки щетки в плане; уа — угол, образованный направлением
движения машины и относительного движения конца прутка ворса.
35 3QQBonnep sin у
1общ ~ "---7------- ШТ-
г, , Л AL0\
КРЬ —т arccos 1----g—cos уа
vp \ Кщ/
7. Размеры приемника:
а) минимальное расстояние до верха приемного окна
Amin = (Z0 ~ Sin Ро) Ро'
Размеры Zo и h (см. рис. 6), выбранные по условиям компоновки, проверяются для
двух значений 1)щ (новой и изношенной щеток)
4- = т~ * (0,85 - 0,95) -------г'о?1ПРо___
z° а t)ecosP0+t)p
или
Ущ =______________(1,05 4- 1,18) h_____
v' у 1Со — Ящ sin р0) sin ро — hcos р0] ’
Размеры лотка или окна приемника: ширина приемника Впр = В -ф- (0,1—
0,15) м; высота окна Нпр > Ло = ^ax — h; длина приемника Lnp^e 0,75 х
X sin 2р.
8. Скорость рабочего органа транспортирующего устройства
v== 1/ пр м/сек.
' sin 2р
9. Пневматические подборочные устройства.
622
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
Скорость транспортирующего воздуха выбирается по скорости витания,
определяемой по эмпирической формуле
= а а'
г Ув
где а •— числовой коэффициент, зависящий от формы, размера и характера по-
верхности транспортируемых частиц (принимают а= 170); усм—удельный вес
перемещаемых частиц колеблется в широких пределах от 0,7 до 7,85 т/м3; для
подметально-уборочных машин рекомендуется 2,3—2,6 т/м3; для аэродромно-
уборочных машин следует рассчитывать на металлические предметы (у =
= 7,85 т/м3) и куски бетона (у = 2,5 т/м3); ув — объемный вес воздуха во вса-
сывающей линии коммуникаций; для условий атмосферного воздуха ув =
= 1,20 кг/м3; во всасывающей линии при разрежении 10—500 мм вод. ст. ув =
== 1,1—1,15 кг/м3 и ниже при больших разрежениях.
Необходимое количество воздуха для беспыльного подметания или вакуумной
уборки при предварительных расчетах определяется из выражения
2 м*/сек’
где 2 fa — сумма живых сечений всех зазоров по периметру приемной камеры
в м2; Кпод — коэффициент, учитывающий возможность подсоса воздуха в не-
плотности камеры помимо зазора между фартуками и дорогой (рекомендуется
принимать равным 1,05—1,10); р — коэффициент расхода воздуха через щель
зазора; о3 — средняя скорость воздуха в зазорах по периметру приемной ка-
меры в м/сек;
v3 = V2gbp.
Производительность вентилятора
Qe=KnodQ'ceK3600 м3/ч,
где К/под — коэффициент подсоса воздуха (1,1—1,25).
10. Емкость водяного бака
(1,25 -у 1,50) BvpqTp
Ев. б = М3:
Еисп
где В — ширина подметания в м; vp — скорость при подметании в км/ч; q —
норма расхода воды на увлажнение подметаемой дороги в л/м2; Тр — продолжи-
тельность работы машины в часах на одно заполнение бака водой в ч; Кисп —
коэффициент использования геометрической емкости бака (0,90—0,95).
11. Геометрическая емкость мусоросборника
вурснк'эфк3тр
р — _________—---- If'’
Ю00усмКисп
где К/исп — коэффициент использования геометрической емкости мусоросбор-
ника (0,90—0,95).
ПОЛИВОЧНО-МОЕЧНЫЕ МАШИНЫ
Основное назначение поливочно-моечных машин — поливка и мойка дорож-
ных покрытий. В летнее время их используют также для поливки насаждений
и тушения пожаров, а в зимнее — при навешивании снежного плуга и щетки и
для снегоуборочных работ.
ПОЛИВОЧНО-МОЕЧН ЫЕ МАШИНЫ
623
После прохода поливочной машины запыленность воздуха на высоте до 1,8—
2,0 м (в зоне дыхания людей) должна снижаться в несколько раз; после мойки
полностью должен удаляться смет со всех участков дороги и частично лотковой
ее части, где дополнительно проходят лотковые подметально-уборочные
машины.
В зависимости от типа шасси машины подразделяются на:
1) автомобильные;
2) прицепные, и полуприцепные на пневмоходу;
3) малые самоходные (на автокарах, коммунальных тягачах и т. п.);
4) прицепные трамвайные.
По назначению на: 1) поливочные; 2) моечные; 3) поливочно-моечные на
автомобильном ходу.
Поливочно-моечное оборудование машин для обслуживания городов, аэро-
дромов и дорог устанавливается преимущественно на шасси автомобилей грузо-
подъемностью 4 т и выше и сосотоит из цистерны, насосной установки, коробки
отбора мощности с карданным валом, всасывающего й нагнетательного трубопро-
водов с арматурой, моечных насадков и поливочных распылителей с устройствами
для регулирования плотности поливки (иногда сопла совмещены), наборного
шланга и стендера, дополнительного оборудования для пожаротушения, зимнего
оборудования и системы управления (рис. 8).
Цистерны цилиндрической или овальной формы изготовляются сварными
из 3—4 мм листовой стали с двумя-тремя внутренними перегородками-волно-
резами. Сверху цистерны устраивается горловина, закрываемая крышкой, а
снизу — наполнительный патрубок, центральный выпускной клапан и фильтр.
Для контроля за наполнением и расходом устанавливается указатель уровня или
переливная труба.
Насосы для поливочно-моечных машин применяются почти исключительно
одноступенчатые, стандартные или специального исполнения — с встроенным
редуктором — с 3000 об/мин производительностью 600—1500 л/мин и напором
20—60 м вод. ст. Привод их осуществляется от коробки отбора мощности, уста-
новленной за коробкой передач автомобиля; при этом насос размещают между
лонжеронами рамы автомобиля.
В машинах ранее выпускавшихся применялась установка насоса впереди
двигателя. На полуприцепных и прицепных машинах используется привод от
отдельного двигателя.
Отбор мощности от двигателя автомобиля производят через коробку отбора
мощности. От одного вала этой коробки (верхнего) приводится в движение кар-
данный вал иасоса, а от другого (нижнего) — редуктор привода щетки.
Поливочные распылители по расположению отверстий разделяются на
вертикальные — с выбросом воды из распылителей в вертикальной плоскости;
горизонтальные — с расположением струй воды в горизонтальной плоскости.
По форме отверстий — на перфорированные, с мелкими отверстиями круглой
формы и щелевые.
По способу регулировки — с неизменяемым и с регулируемым живым сече-
нием.
Моечные насадки разделяются по форме выходной щели: с постоянной и
с переменной высотой щели.
По конструкции и форме: трубчатые, лапчатые, неподвижно закрепляемые,
с шарнирным закреплением и т. п.
Моечные насадки лапчатого типа (рис. 9) имеют наибольшее распространение
в современных машинах. Вертикальный щелевой поливочный распылитель
с регулируемой длиной выпускной щели относится к одному из наиболее рацио-
нальных типов.
На поливочно-моечных машинах устанавливаются до двух-трех моечных
насадков и два-три поливочных распылителя. Применяют также совмещенные
поливочно-моечные сопла шарнирного типа.
624
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
Рис. 8. Поливочно-моечная машина на шасси ЗИЛ-150:
1 — цистерна; 2 — облицовка цистерны; 3 — крепление цистерны; 4 — трубопровод; 5 — главный клапан; 6 — передняя опора
цистерны; 7 — приемная труба; 8 — центробежный насос; 9 — управление газоотборной коробкой; 10 — распределительный трубо-
провод; 11 — моечный насадок; 12 — коробка отбора мощности; 13 — карданный вал; 14 — газоотборная коробка; 15 — стендер;
16 — воздушная камера управления главным клапаном; 17 — пожарный патрубок; 18 — воздушная камера
ПОЛИВОЧНО-МОЕЧН ЫЕ МАШИНЫ
625
Место установки насадков и распылителей выбирается из условий наиболь-
шей экономичности мойки и поливки. Чаще всего моечиые насадки устанавли-
ваются на высоте 250—300 мм под малым углом наклона плоскости дна насадка
к горизонту.
Основные насадки обычно устанавливают впереди машины, так как это дает
наилучшие удобства водителю для управления процессом поливки.
А-А
Рис. 9. Детали распылительного устройства:
а — моечный насадок; б— поливочный распылитель; в—цен-
тральный клапан; 1 — валик ленты; 2 — валик заслонки;
3 — заслонка; 4 — корпус; 5 — крышка
Наполнение цистерны водой осуществляется от пожарных гидрантов, для
чего машины снабжаются наполнительными трубами, к которым присоединяется
рукав, подающий воду от гидранта. Для наполнения цистерны из водоемов
имеется всасывающий и распределительный трубопровод, а также заборная
труба. Между наполнительной трубой и цистерной устанавливается задвижка.
Для первоначального заполнения насоса имеется газоструйный вакуум-аппарат.
Схемы трубопроводов показаны на рис. 10. Во избежание забивания отверстий
распылителей и моечных насадков на трубе наполнения и всасывающем трубо-
проводе устанавливаются сетчатые фильтры с 36—50 отверстиями на 1 см2. Чтобы
фильтр не представлял большого сопротивления проходу воды, размеры его
40 Бородачей и др. 304
626
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
подбираются из расчета скорости прохождения воды через отверстия сетки в пре-
делах 0,2—0,3 м!сек.
Центральные клапаны применяются или стандартные или изготовляемые
специально, причем типы их различные — клинкетные задвижки, дроссельные
б)
Рис. 10. Схемы специального оборудования поливочно-моечных машин:
а — тнпа КПМ; б — типа Д-298; / и 2 — трехходовые краны; 3 — пожарная труба; 4 —
краны управления воздушными камерами; 5 — продольная труба; 6 — насос; 7 — вакуум-
аппарат; 8 — двигатель; 9 — всасывающий рукав; 10 — центральная труба; 11 — ци-
стерна; 12 — контрольная трубка; 13 — центральный клапан; 14 — трубы наполнения;
15 — заслонка; 16 — насос; 17 — коробка отбора мощности; 18 — инжектор; 19 —
газоотборная коробка; 20 — насадок
клапаны (рис. 9) и др. В линиях трубопроводов для управления насадками уста-
навливаются двух- и трехходовые краны, задвижки и дроссельные клапаны.
Основные данные по отечественным поливочно-моечным машинам приведены
в табл. 7.
1. Производительность поливочно-моечных машин
П =
60V
Г 21' V
q —60-Mi+ /2 + 77- +
L и а Ч.г
60V 1
lOOOl/pB? J
Л43/Ч,
где V — емкость цистерны машины в л; q — норма расхода воды в л/.и2; /' —
пробег машины от гидранта до места работы и обратно в км-, va — средняя ско-
рость пробега машины от гидранта к месту работы и обратно в км!ч; — про-
должительность установки стендера и присоединения рукава в мин (принимается
равной 1,5—2,5 мин)-, i2 — продолжительность уборки стендера и рукава в мин
(принимается равной 2—3,5 мин); Qs — подача гидранта в л/мин; vp — средняя
рабочая скорость при поливе в км/ч; В — рабочая ширина поливки или мойки в м.
2. Максимальная емкость цистерны в зависимости от грузоподъемности
шасси
у = * лз
ш 1 + Уо
ПОЛИВОЧНО-МОЕЧНЫЕ МАШИНЫ
627
Технические характеристики поливочно-моечных машин
| Типы | КПМ-1 ЗИЛ-164 3800 До 30,0 5,0 —7,0 0,28 1,2 4К-6А 600 4 — 5 10—12 1 30 250 7590 3057 2250 1 2600 : 9900 40 18 4,0 3
0I-WLI ЗИЛ-150 6 000-. 14,0—18,0 6,0 —8,0 0,28 1,0 4К-6А 600 4 — 5 ' 20,0 16,0 1 30 i 250 1 i 7 900 3 060 2 150 1 700 5 200 11 200 95 20 4,0 3
Д-298 1 ЗИЛ-150 : 4000 12.5 До 7,5 0,28 1,2 4 К-6 А 600 4,0 15 — 20 i 12 1 30 250 7000 2500 2320 1900 5300 9300 70 12,5 4,0 5
ПМ-6 ЗИЛ-5 4000 11,0 4,6 0,2 —0,3 1,0 ПН-1200 600 4 — 5 13,5—20,0 4,0 30 200 6770 2180 2160 ' 1800 4100 8260 70 13 3,0 1 3 i
с ЗИЛ-5 5000 15 5 0,2 —0,3 1,0 ПНГ-3 : 1200 4 — 5 15—18 15—18 30 200 7690 2180 2160 1360 4690 : 9690 70 13 3,0 2
1 ПМ-8 j ЗИЛ-150 6 000 18 6 0,2 —0,3 1,0 ПН-1200 1 200 4-5 1 20 — 30 6,0 1 30 250 7 000 2 500 2 260 1 800 i 5 300 1 1 460 70 13 4,0 2
Параметры Базовое шассн Емкость цистерны ъ л Ширина захвата в м при; поливке мойке Расход воды в л/л;2 при: поливке мойке Тип насоса Производительность насоса в л/мин Давление воды на выходе в кг/см2 Рабочие скорости машины в км/ч при: поливке мойке Транспортная скорость в км/ч .... Дорожный просвет в мм Габаритные размеры в мм: длина ширина высота о • Вес специального оборудования в кг Вес машины в кг: без воды с водой Производительность в тыс. м2/ч при: поливке мойке Грузоподъемность шасси с платфор- мой в Количество моечных насадок ....
40*
028
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
где К — коэффициент допустимой перегрузки шасси по сравнению с номиналь-
ной стандартной нагрузкой. Для 4 т грузового автомобиля может быть принят
в пределах 1,2—1,3; с подкатом добавочной оси и полуприцепом до 2,0; GH —
номинальная грузоподъемность в т; GnJl — вес платформы автомобиля в т;
у0 — общий вес цистерны и другого специального оборудования машины, при-
ходящийся на 1 м3 емкости цистерны в т.
3. Основные параметры насосной установки:
производительность насоса
Qcck = l6,7Bqcpvp л/мин,
где В — ширина поливки или мойки в м; qcp — расход воды на единицу площади
дороги в л/мин; Vp — расчетная рабочая скорость в км/ч; необходимый напор
на выходе из насоса в м вод. ст.
п
Ни = Н + 2 ± hc м вод. ст.,
1
где Н — напор на входе в насадки или поливочный распылитель в м вод. ст.;
определяется из выражения v'p = V 2gH м/сек (v' — скорость воды на выходе
п
из распылителя); 2 h — сумма потерь напора в трубопроводах от насоса до
1
входа в рабочие органы в м. вод. ст.;
h v2
- р = Ж +
hc — разность высот установки насадков или распылителей и оси насоса в м.
Составляющие потерь напора:
потеря напора в участках трубопровода
he = 0,001325 ( 1 + м в0д. ст.,
\ a J оА
где т = 0,06 — коэффициент проф. Горбачева для холодной воды; d — внутрен-
ний диаметр трубопровода в м; I — длина трубопровода в м; QceK — расход
жидкости в м3/сек;
местные потери напора подсчитываются по формуле
v'1
hi = t — м вод. ст.,
где g — коэффициент для данного местного сопротивления.
Рекомендуемые значения g на входе во всасывающую трубу из цистерны:
если труба не выступает выше днища — 0,5; если кромка трубы выше днища —
1,0. Сопротивление сеток фильтров составляет 0,3—0,7.
Значения коэффициента сопротивлений в коленах и плавных закруглениях
даны в табл. 8.
Расчет моечных насадков.
Площадь выходного сечения насадка
BiVpqCp BtqCp Vp
®вых ;---м ,
100-3,бри 1000 3,6р VigH
где Вг — ширина полосы дороги, обрабатываемой из насадка в м; vp — рабочая
скорость машины в км/ч; qcp — расход воды на 1 м2 дороги в л; р — коэффи-
циент расхода воды через насадок;
ПОЛИВОЧНО-МОЕЧНЫЕ МАШИНЫ
629
1. Значения коэффициента сопротивления в коленах и плавных закруглениях
4,5 1 о I i СО 7/8 0,159 97,8 70 780 1 он Прямоточный 0,80
65 256
0,62 R
60 118 1 120 1,86
3Л 0,315 17,0 0.8 0,15
55 58,8
ео 0,63 1 8 1,0 j 1,05
50 32,6 100 1,26 Косва 1,85
0,466 । 5,52 0,6 1 0,25
45 18,7 1
о 0,67 8
1 90 0,98 |
40 10,8 1
1 0,4 0,34
। go's 609'0 7,
LO ° S 1 0,05
35 6,22
80 1 0,74 Улучшенный 2,50
30 3,91
0,75 g 0,88
3/8 0,740 0,81 0,2 0,42
25 2,51 1
60 0,36
1Л 0,85 s 1 ' 0,82 1
20 1,54
‘А 0,856 0,26 0,1 0,50
Нормальный 2,9
1 i 40 0,14
15 0,90
О о ,s 0,70
0 1,о 0,10 10 : 0,52 1 0,01 0,50
20 0,045
о ю о 0,55
5 0,24
Радиус закругления | к Угол поворота закруг- ления 0 в град чз s —— (S — ход задвижки) а Отношение площадей — коэффициент сопро- тивления клинкетной за- движки или клапана 0 в град — угол поворота 3 — коэффициент соп- ротивления дроссельной задвижки или клапана Отношение площадей се- чений Коэффициент | местного сопротивления при вне- запном сужении Угол поворота трубы по- стоянного диаметра в град Коэффициент £ при рез- ком повороте трубы Тип вентиля — коэффициент сопро- тивления вентиля
630
МАШИНЫ ДЛЯ ЛЕТНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
р = —‘ист .. составляет 0,7—0,99; v — теоретическая скорость выхода воды
^вых^
из иасадка в м/сек-, Нст — статический напор на входе в насадок в м вод. ст.
Для получения постоянного эффекта мойки и расхода воды должно выдер-
живаться условие
Vp +
------—=- = const.
3,6р. У 2gH
Средняя высота щели насадка
е ________________________ ^вых
Т ЛЙф „
где L = jgy — длина дуги выходного сечения насадка в м; К — радиус дуги
выходного сечения насадка в м (0,15—0,18 ж); <р — центральный угол насадка
(60—70°).
Размеры Smin и Smax определяют исходя из соотношения
= IJj- ](5.
180<0б6/Л-
Глава XXII
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
ПЛУЖНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ
Плужные снегоочистители разделяют на снегоочистители для патрульной
очистки городских дорог и площадей, автомобильных дорог и аэродромов и для
прокладки колонных путей. Основным рабочим оборудованием является двух-
отвальный (рис. 1) или одноотвальный плуг, монтируемый в виде навесного обо-
рудования в передней части базовой машины: автомобиля, тягача, трактора,
автогрейдера или погрузчика. Некоторые снегоочистители снабжают дополни-
Рис. 1. Двухотвальный снегоочиститель с боковым крылом:
/ — отвал; 2 — толкающая рама; 5 — детали крепления
бокового крыла; 4 — боковое крыло
тельными боковыми плугами, которые служат преимущественно для расшире-
ния очищенной проезжей части дороги или для срезания высоких валов, обра-
зованных после прохода передних плугов.
Плужные снегоочистители, как правило, применяемые в городских усло-
виях, — одноотвальные и поворотные, рабочие скорости машины небольшие,
и сгребаемый снег не отбрасывается плугом в сторону, а лишь отодвигается и
спрессовывается в валы. Плужные снегоочистители, применяемые для дорожной
и аэродромной патрульной службы, являются скоростными машинами, и рабочей
поверхности отвала придают такой профиль, что, поднимаясь по ней, снег закру-
чивается, приобретает определенную скорость и отбрасывается далеко в сторону.
Плужные снегоочистители разделяют по типу шасси на пневмоколесные
(одноотвальные и двухотвальные) и гусеничные (двухотвальные), по мощности
Двигателя базовой машины — на легкие (до 75 л. с.), средние (до 150—180 л. с)
и тяжелые (свыше 180 л. с.).
Основными узлами снежного плуга являются плуг (отвал), рама плуга,
толкающая рама, опорные лыжи или колеса, механизм подъема плуга и предо-
632
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
хранительное устройство. Присоединение плуга к базовой машине осуществляют
с помощью толкающей рамы, которую в передней части соединяют с рамой плуга,
а в задней закрепляют на лонжеронах шасси (рис. 1).
Отвал плуга, применяемого в городских условиях, выполняют по всей длине
одинаковой высоты, в отвале плуга скоростного снегоочистителя наружную
кромку делают более высокой; высоту передней кромки принимают несколько
больше максимальной высоты снимаемого снежного покрова. Верхняя кромка
плуга прямая.
Чтобы обеспечить необходимую пропускную способность отвала и уменьшить
энергетические потери, вызванные уплотнением снежной массы, поверхности
отвала снегоочистителя придают соответствующую кривизну. В быстроходных
машинах, при работе на рыхлом снеге, целесообразно применять отвалы с боль-
шой кривизной рабочей поверхности, чтобы снежный поток лучше закручивался
и устранялась перевалка снега через верхнюю кромку, которую обязательно
выполняют нависающей над нижней режущей кромкой. Плуги, устанавливаемые
на тихоходных машинах и предназначенные для уборки плотного снега (плотно-
стью 0,3 г/см3 и выше), имеют меньшую кривизну рабочей поверхности, чтобы отвал
не забивался снегом, тем более, что при малой скорости машины снег, разрушаясь,
будет лишь скользить на поверхности отвала, но не отбрасываться в сторону.
Угол резания принимают небольшим (не более 35°) для тихоходных машин
и при работе на плотном и глубоком снеге. На скоростных машинах, особенно
при уборке сухого рыхлого снега, угол резания принимают большим, так как
это позволяет избежать отваливания снега непосредственно у наружной кромки
плуга и увеличивает дальность отбрасывания.
Ширину плуга принимают больше ширины колеи машины, чтобы снег из
образованных валов после прохода плуга не обрушивался под колеса машины:
для двухотвального плуга ширина расчищаемой полосы больше колеи на 400—
500 мм, а для одноотвального — на 300 мм.
На нижней кромке плуга устанавливают сменные, двухсторонние ножи
из прочной стали. Переднюю режущую кромку двухотвального плуга в ее ниж-
ней части обычно снабжают соответствующим башмаком, предохраняющим нож
от поломок при движении машины по неровностям дороги, а вдоль нее нередко
устанавливают вертикальный лист с отверстием для буксировочных средств.
Плуг монтируют на регулируемых по высоте опорах (лыжах или колесах),
что позволяет устанавливать заданную чистоту очистки дороги от снега и остав-
лять нужную толщину снежного слоя. На плугах, рассчитанных на работу в рых-
лом снегу, в целях предохранения забрасывания снегом переднего смотрового
стекла водителя иногда устанавливают отражатели.
Технические характеристики отечественных и зарубежных плужных снего-
очистителей приведены в табл. 1 и 2.
Основные требования к плужным снегоочистителям:
1. Узлы и детали рабочего оборудования изготовляют из хладностойкой
стали, обеспечивающей надежную работу машины при низких температурах
(до -40° С).
2. Кабина водителя должна быть приспособлена для работ в условиях низ-
ких температур, иметь обогрев и обдув стекол.
3. Рабочие поверхности отвала выполняют гладкой, без каких-либо видимых
шероховатостей, местных вмятин и выпуклостей. Представляется целесообраз-
ным покрывать поверхность отвала материалом, обладающим возможно меньшим
коэффициентом трения по снегу.
4. Высота подъема отвала в транспортное положение (по нижней кромке)
должна быть не менее 300—400 мм для снегоочистителей на пневмоколесном
ходу и не менее 600—700 мм для гусеничных снегоочистителей.
5. Снегоочистители, предназначенные для работы и в ночных условиях,
должны быть оборудованы поворотными фарами, управляемыми из кабины, и
габаритными огнями.
ПЛУЖНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ
633
Техническая характеристика отечественных плужных снегоочистителей
На гусеничном шасси | Д-180Б 08-Э Тросовое с ле- бедкой Двух- отваль- ный с двумя крылья- ми 6 325 7 300 3 075 14 968 3 568 3 540 1 960
Д-389 С-80 н • С-100 Двух- отваль- ный с двумя крылья- ми*’ 6 325 4 560 2 780 15 380 ' 1 2 543 1 1 1
1 М-978 1 ДТ-54 Гидравличе- 1 ское Двух- от- валь- ный 5500 3500 2350 7276 1876 1 1000 и 1370
На пневмоколесном шасси j Д-596 Тягач j МоАЗ- 542 Двух- от- валь- ный 1 1 1 1 1850 1040— 1920
Д- 144-86сб I Автогрей- j дер Д-144 । Механи- 1 ческое Двух- от- в аль- ный 3485 3730 1855 1 0811 3485 i 1855
Д-229А ЗИЛ-150 Гидравлическое I 1 Одно- отваль- ный не- пово- ротный с одним крылом 1 1 1 1 989 600 и 1200
п-п ЗИЛ-150; ЗИЛ-585; ПМ-8 £ । ° СО С- g 5 з g- o a 7840 3060 2150 6000 1200 1 600
Д-366 ЗИЛ-150; ЗИЛ-164 Пово- ротный одноот- вальный с одним крылом 9170 2950 2300 . 5380 ’ 1180 1 000!
КПМ-1 ЗИЛ-164 Одно- отваль- ный 7590 3057 । 2250 i 1 i 1 3057 । 720
Д-307 н I Д-307А ! ЗИЛ-150; ЗИЛ-164 ! Одноот- вальный пово- ротный без кр ыла 7605 3100 2180 1 5380 1 565
Д-298 и | Д-298А ЗИЛ-150; ЗИЛ-164 Пневма- тическое, Одноот- вальный пово- ротный без крыла 7450 3000 2320 6050 1 1 1
Характеристика Марка базовой машины Тип управления Тип рабочего органа Габаритные размеры снегоочистителя в мыл длина ширина высота Общий вес машины в кг Вес навесного оборудо- вания в кг Габаритные размеры от- вала В ММ'. длина высота (спереди и сза- ди)
Продолжение табл. 1
Характеристика На пневмоколесном шасси На гусеничном шасси
Д-298 и Д-298А Д-307 и Д-307А КПМ-1 Д-366 П-11 Д-229А Д-144-86сб Д-596 М-978 Д-389 Д-180Б
Наибольшая ширина за- хвата отвала в мм 2600 2375 2650—2320 2460 2650 2620 3000 4000 3600 3540 3 540
Наибольшая ширина за- хвата крыльев в мм — — — 1440 — 1765 — — 3500 3750 3 300
Габаритные размеры крыла в мм: длина ... 2700 2750 2 745
высота — — — — — — __ — — — 1 030
Высота подъема крыла в мм — — До 1000 — — — — __ юоо' До 1000
Высота подъема отвала (в транспортном положе- нии) в мм 300 350 — 350 350 400 — — — — —
Скорость машины в км/ч: транспортная До 30 До 50 До 30 До 50 — До 45 — До 45 7,9 До 9,6
рабочая 9—12 15—30 10—12 До 30 11 25—30 —- До 30 — 3,5—5 До 5
Наибольшая глубина очищаемого пласта снега в мм 400 — — До 500 400 — — — — — 1500
Дорожный просвет в мм Средняя производитель- ность в м2/ч 22 000 180 30 000 200 170 30 000 170 20 000 450 45 000 — 6000 350 Без к 12 000 300 рыльев 12 000
Мощность двигателя ба- зовой машины в л. с. 90; 97 90; 97 97 90; 97 90 90 — 240 54 80; 100 80
2. Характеристики зарубежных плужных снегоочистителей
Параметры «Шмидт» (ФРГ) «Бэйкер» (США) «Бэйкер» (США) «Гуд родз» (США) «Шмидт» (ФРГ) «Росс» (США) «Ваузау» (США) «Фринк» (Канада) «Гледхил» (США) модели 10
Базовая машина Грузовой автомобиль
Грузоподъемность в т или мощность двигателя базовой машины в л. с. 1—2 т 1,5- 2,5 т 1,5 — 2,5 m 2 — 3 т 3—4 т 2,5 — 5 т 3 — 5 т 4 — 5 т 4—5 т
Ширина захвата в мм 2200 регули- руемая 1980— 2130 регули- руемая 1980 — 2130 регули- руемая 2270— 2500 2550 регули- руемая 2600 2740 2440 2500
Тип снегоочисти- теля Одиоотвальиый Одно- отваль- ный пово- ротный Одно- отваль- ный Одно- отваль- ный ско- ростной Одно- отваль- ный ско- ростной Одно- отвальный скоростной Одно- отвальный
Высота отвала в мм: в носовой ча- сти сзади 820 820 610 610 710 710 610 610 820 820 790 — 910 1400 — 1550 840 1300 810 1400 720 1220
Скорости передви- жения в км/ч: рабочие транспортные — — — — — 12 — 40 —
Тип управления Пневма- тический Гидравлический Пневма- тический Гидравлический
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ ПЛУЖНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ. 635
636
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
«Аллис- Чалмерс» (США) Автогрейдер 1 0018 Двух- отвальный 1200 о 1Л J.1 04 Гидравлический
«Ришар Континен- таль» (Франция) Двухосный тягач с двумя ведущими осями 160 л. с. О СО ! Двух- отвальиый 1250 2,4 — 34,6 54,6
«Фринк» (Канада) Грузовой автомо- биль 7 1 3350 I Двух- отваль- ный ско- ростной 1370 2280 1 1
«Бэйкер» (США) 1,5- 2,0 т i 2280 Двух- отваль- ный 762 1030 1 1
«Кейс» (США) Двух- осный тягач 1 2250 — 3000 регул и- руемая 1 Одно- отваль- ный 006 006 1 1
н —• S Srt щ । Де 3^2 Грузовой автомобиль 110 л. с. 3000 Одно- отваль- ный 1100 1 1
«Фринк» (Канада) i £ СО 1 1Л 2740 Одно- отваль- ный ско- 1 росгной 810 1500 1 1
1 «Шмндт» (ФРГ) 5 — 6 т 2900 регули- руемая j 1 Одно- отваль- 1 ный | 950 950 1 1 Пневмати- ческий
«Гудродз» (США) 5 т и | более 2740 Одно- отваль- ный ско- : ростной 0091 098 1 1 Гидравли- ческий
Параметры Базовая машина Грузоподъемность j в т или мощность двигателя базовой машины в л. с. 1 Ширина захвата в мм 1 i Тип снегоочисти- теля Высота отвала в мм: в носовой ча- сти сзади Скорости передви- жения в км/ч: рабочие транспортные Тип управления
ПЛУЖНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ
637
Расчет производительности. Техническую производительность плужного
снегоочистителя определяют по формулам
П = 1000В 3HvMn4 ма в смену,
где В3 — ширина захвата в м; Н — высота снежнего слоя в м; vM — скорость
снегоочистителя в /си/ч; /г7 — количество рабочих часов в смене.
Эксплуатационную производительность снегоочистителя определяют как
произведение велич'ины технической производительности на коэффициент исполь-
зования машины во времени который зависит от условий организации работы.
Тяговый и энергетический расчеты. Необходимое тяговое усилие для скоро-
стного плужного снегоочистителя определяется следующими сопротивлениями:
1) передвижению машины
Т’х — Qm (/о + О >
где QM — вес машины в кг; f0 — коэффициент
сопротивления перемещению машины (для пиев-
моколесных машин — 0,020—0,035, для гусенич-
ных — 0,05—0,10); i — уклон местности;
2) перемещению рабочего оборудования
Т2 = Qp. о (Hi Т 0 кГ>
где Qp. о — вес рабочего оборудования в кг;
— коэффициент трения лыжи по снегу или
коэффициент сопротивления перекатыванию для
колесной опоры;
3) срезанию снега, принимаемому пропорцио-
нальным сечению вырезаемого пласта,
3. Значения коэффициента Кр
сопротивления снега
резанию в кГ/м'1
Плот- ность снега У 3 н г/см3 Температура наружного воз- духа в °C
От -J-2 До —2 От —2 ДО -27
0,2 160 70
0,3 320 490
0,4 800 950
0,5 2000 2100
Т3 = КрВ3Н кГ,
где Кр — коэффициент сопротивления резанию в кГ/м2, определяемый из табл. 3;
4) движению снега по отвалу (при условии выбрасывания снега в оптималь-
ном направлении; см. ниже расчет формы поверхности отвала)
Т4 = 77у^-^кГ,
где g— ускорение силы тяжести в м/сек2.
Суммарное сопротивление для скоростного снегоочистителя равно
Т = Т г + Та + 7’3 + Т4 кг.
Для тихоходного снегоочистителя следует учесть дополнительно сопротив-
ление от перемещения срезанного пласта снега вдоль отвала
Т5 = Qm tg ф sin (ах + фх),
гДе QcH — вес снега на отвале в кг; ф2 и <р — внешний и внутренний углы трения
снега, определяемые из табл. 4 и 5; а4 — угол захвата отвала (острый).
Qa = 500В./7 2у (ctg б + ctg0),
где б — угол резания отвала;
д / п 4“ Ф Н- Фх
0 —угол сдвига пласта (0 = -g----------2 ~
у — плотность снега в г/с.и3.
638
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
4. Зависимость коэффициента
внутреннего трения снега (tg (р)
от плотности снега и температуры воздуха
Плотность снега у В ZjCM2 Температура наружного воздуха в 0 С
От +2 до 0 Менее —10
0,12 0,27 0,34
0,20 0,30 0,36
0,26 0,32 0,43
0,30 0,35 0,46
0,35 0,37 0,48
0,40 0,40 0,50
0,45 0,42 0,52
0,56 0,45 0,57
5. Зависимость коэффициента трения снега
о металл (tg (pi) от плотности снега
и температуры воздуха
Плот- ность снега V в г/см3 Температура наружного воздуха в 0 С
—1 —4 От —16 до —30
0,1 0,2 0,3 0.4 0,5 0.180 0,110 0,090 0,075 0,040 0,100 0,085 0,070 0,055 0,025 0,140 0,100 0,080 0,065 0,033
Суммарное сопротивление для тихоходного снегоочистителя
Т = Л + т2 + Т3 + Г4 + Т5 кГ.
Полученное значение не должно превышать
величину тягового усилия ма-
Рис. 2. Условия равновесия сил» действу-
ющих на отвалы:
а — двухотвального плуга; б — одноот-
вального плуга; в — одноотвального плуга
с боковым крылом
шины, определяемого ее сцепным ве-
сом
Т Qcytyci(>
гДе Qcn — сцепной вес машины в кг;
фсЧ — коэффициент сцепления машины
со снежной дорогой (для автомобилей
0,20—0,45, для гусеничных машин
0,75—0,85).
Потребная мощность для работы
снегоочистителя
где ц, — к. п. д. механизма привода
ходовой части.
Расчет устойчивости снегоочисти-
теля в работе. Для двухотвального
снегоочистителя, если оба отвала оди-
наково загружены, устойчивое поло-
жение обеспечивается, так как реак-
тивные силы, действующие на отвалы,
уравновешиваются толкающим уси-
лием базовой машины (рис. 2).
Если снегоочиститель одноотваль-
ный (или дополнительно снабжен бо-
ковым крылом), то устойчивость его
определяется силами S4 и S2, противо-
действующими скольжению снегоочи-
стителя. Обозначив Sj + S2 = S,
IE, + W2 = W и расстояния от
точки О до сил S и W через а и Ь,
получим Wa = Sb; S — W .
ПЛУЖНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ
639
1
ч'х
У
Рис. 3. Схема разложения относи-
тельной скорости частицы снега на
составляющие
А
Но S = Qc tg ф0, где Qc — вес снегоочистителя; <р0 — угол трения скольжения.
Следовательно, W7 = — Qc tg tp0.
Из приведенного видно, что устойчивость снегоочистителя тем больше, чем
больше вес машины и коэффициент трения скольжения.
Расчет формы поверхности скоростного отвала и дальности отбрасывания
снежной массы. Исследование движения снега по поверхности отвала основано
на предположении, что при движении плуга
в тонком слое снега со скоростью, превыша-
ющей известную критическую скорость
(20—25 км/ч), снег скользит по поверхно-
сти отвала и приобретает форму отвала только
за счет изгиба слоя. Такой метод расчета
предполагает, что поверхность отвала развер-
тываема, кроме изгиба, слой снега не под-
вергается другим видам деформаций и плуг
движется по строго горизонтальной поверх-
ности с постоянной скоростью им.
В пространственной системе координат
с тремя взаимно перпендикулярными осями,
где ось х совпадает с направлением движения
плуга, ось у горизонтальна и перпендику-
лярна оси х, а ось г направлена вертикально
вверх (рис. 3), скорость произвольно выбран-
ной частицы снега относительно поверхности плуга v' является независи-
мой от ее положения и равна абсолютной скорости плуга.
Составляющие этой скорости равны
X
vr = v cos a cos В; v„ = v' cos a sin В; о, = v sin а,
л 1 у 1 л
где а — угол между направлением скорости v’ и горизонтальной плоскостью;
Р —• угол между направлением движения плуга и вертикальной плоскостью.
Составляющие абсолютной скорости частицы соответственно равны:
vx = vm (1 + cos a cos р); vy = vM cos a sin p; vz = vM sin а
и абсолютная скорость частицы
v = vx + vy + vz = г,, 1/ 2 (1 -( cos a cos [5).
Пренебрегая разностью высот, занимаемой частицей снега в момент схода
с поверхности отвала и в момент ее приземления, можно теоретическую даль-
ность отбрасывания частицы записать в следующем виде:
L = — sin 2a sin р,
g
где vM— скорость плуга в м/сек, g—ускорение силы тяжести в м/сек2.
Максимальная дальность будет при a = 45° и (3 = 90°.
График зависимости наибольшей дальности отбрасывания от скорости сне-
гоочистителя показан на рис. 4.
640
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
Для скоростных снежных плугов наиболее распространены цилиндрическая
и коническая поверхности.
Развернем цилиндрическую поверхность плуга на горизонтальную плоскость
(рис. 5) и разложим скорость v' в точке Р на два направления: вдоль образующей
v || и перпендикулярно ей — Угол между направлением Рц и осью х обозна-
чим -ф, а угол между направлением р^ и горизонтальной плоскостью ср.
Тогда
. , . о (1—cos ср) sin ib cos ib
sin a = sin ср sin ip; tg p = --——,. . ; .
1-(1—cos ф) sin2 ip
Оптимальный радиус кривизны поверхности с горизонтальной осью ци-
линдра, соответствующий максимальной теоретической дальности, определяется
в зависимости от выбранных габаритных размеров отвала и угловых парамет-
ров ср и ib, определяемых совместным решением приведенных уравнений при
a = 45° и р=90°.
Рис. 4. График зависимости максималь-
ной дальности отброса снега от^скоро-
сти движения машины
Рис. б. Развертка цилиндрической
поверхности отвала и схема разло-
жения относительной скорости час-
тицы снега
Для определения параметров конической поверхности развернем ее на
горизонтальную плоскость (рис. 6) и разложим относительную скорость рассма-
триваемой частицы в точке Р на составляющие: Рц — вдоль образующей и р^—
перпендикулярно ей. Угол между направлением Рц и осью х обозначим ip; угол,
образованный вертикальной плоскостью, проходящей через р ц, с плоскостью
xz, — через у (рис. 7); угол между Рц и горизонтальной плоскостью е и между
со и горизонтальной плоскостью ф. Тогда
sin a = cos е sin ф sin ip — sin e cos ip;
, „ _ sin у cos e cos ip — sin ip (cos у cos ф — sin у sin e sin ф)
s cos у cos e cosip |-sm'b (sin у cos ф-|-cos у sin esm ф)
В пределах конической поверхности для приведенных углов действительны
следующие соотношения, не зависящие от формы поверхности плуга:
de = sin ф<йр;
cos edy = cos фб/ip.
ПЛУЖНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ
641
И наконец, для определения формы поверхности плуга необходимо еще
одно уравнение, которое может быть выражено в следующем виде:
</ф = f (ср) </ср.
f (ср) выбирается в соответствии с формой,
которую хотят придать поверх-
ности плуга, например в виде .части кругового конуса. Так как при этом выра-
жение для f (ср) отличается сложностью, можно рекомендовать выбор более про-
стого выражения, для f (ср) с последующей оценкой приемлемости полученной
формы, например
f (ср) = а + b sin ср + с cos ф,
где а, & и с —постоянные, определяемые так,
чтобы получить требуемые значения углов
у тех образующих, которые ограничивают
поверхность.
Рис. 6. Развертка конической по- Рис. 7. Схематическое изображение на-
верхности отвала и схема разложе- правления составляющих относительной
ния относительной скорости час- скорости частицы снега для конической
тицы снега поверхности отвала
Для определения угловых параметров отвала с круговым конусом можно ре-
комендовать следующую систему алгебраических уравнений:
Н h .
Sin 8 =--Sin Yo-
При обычно небольших значениях у — Yo
Y = Yo + 1/^—~— (cos е + 2 sin2 -4- cos2 |Ц |Ц-°-Л;
1 г cos е \ 2 2 / ’
ф = ’I’o + (л — р. — р.о) sin ;
sin р, = sin ф cos s cos Д- sin е sin ;
ё
Sin Ро = Sin Фо cos ,
где В — ширина захвата плуга; Н — наибольшая высота конической части отвала;
h — наименьшая высота конической части отвала; ё — угол при вершине конуса;
Р- — угол наклона к горизонту касательной к верхней ограничивающей образую-
щей конуса и линии пересечения нормальной плоскости к оси конуса; р,0 —
угол наклона к горизонту касательной к нижней ограничивающей образующей
41 Бородачев и др. 304
642
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
конуса и линии пересечения нормальной плоскости к оси конуса; % = Yo — угол
между нижней образующей и направлением движения снегоочистителя.
Все угловые параметры у, "ф, ф и и, имеющие нулевой индекс, относятся
к нижней ограничивающей образующей, а без индексов — к верхней.
РОТОРНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ
Роторные снегоочистители
образовавшихся после работы
Рис. 8. Схема рабочего органа плуж-
нороторного снегоочистителя:
1 — рыхлящий вал; 2 — направ-
ление потока выбрасываемого
снега; 3 — ротор; 4 — плуг
предназначены для удаления снежных валов,
плужных снегоочистителей, для очистки дорог
Рис. 9. Схема рабочих органов шнекороторного
и фрезернороторного снегоочистителей:
а — шнекороторный; б — фрезернороторный;
1 — снежный покров; 2 —• направление потока
выбрасываемого снега; 3 — ротор; 4 — шнек;
5 — ленточная фреза
и аэродромов от больших и плотных снежных масс при нерегулярном характере
снегоочистки, а также для уборки снега с городских улиц и площадей и пере-
Рис. 10. Схема рабочего ор-
гана фрезерного снегоочис-
тителя:
броски его в сторону или погрузки в транспорт.
По конструкции рабочего органа роторные
у* снегоочистители разделяют на плужнороторные
Л (рис. 8), шнекороторные (рис. 9, а) и фрезер-
К нороторные (рис. 9, б). Некоторые конструкции
В" выполняют с рабочим органом, реализующим опе-
рации забора снега и его отбрасывания, в виде
фрезерного барабана с горизонтальной осью
вращения (рис. 10) или в виде шнека, снабженного
в центральной части лопастями.
Плужнороторные снегоочистители обладают
высокой производительностью при работе на сухом
рыхлом снеге небольшой плотности и их приме-
нение на плотном и сыром снеге мало эффективно.
Шнекороторные снегоочистители хорошо работают
на снеге средней плотности и твердости и не могут
выполнять работы на очень плотном и смерзшемся
снеге. Фрезернороторные снегоочистители хорошо
1 — барабанная фреза; 2 —
направление потока выбра-
сываемого снега
разрабатывают снег большой плотности и твердо-
сти. На рис. 11 показан снегоочиститель с совме-
щенным рабочим органом в виде специального
фрезерного барабана с горизонтальной осью вра-
щения, также хорошо разрабатывающего тяжелый
снег, но в отличие от фрезернороторных такие снегоочистители менее произ-
водительны и не могут обеспечить большую дальность отбрасывания снега.
РОТОРНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ
643
По производительности снегоочистители разделяют на легкие (до 200 т/ч),
средние (до 1000 т/ч) и тяжелые (свыше 1000 т/ч). В зависимости от типа базовой
машины их разделяют на автомобильные, тракторные, на колесных тягачах и на
специальном шасси. Общей тен-
денцией в развитии конструкций
роторных снегоочистителей яв-
ляется стремление создавать
дорожные и аэродромные снего-
очистители общего назначения
в виде навесного оборудования
на серийные колесные машины
и лишь для специальных це-
лей (например, для горных
условий) — на гусеничных ма-
шинах.
По количеству установлен-
ных двигателей различают сне-
гоочистители с одним общим
двигателем и с раздельными
двигателями для привода хода
и рабочего органа.
Вследствие многообразия
условий работы имеется боль-
Рис. 11. Фрезерный снегоочиститель с горизон-
тальным фрезерным барабаном
шое количество различных ти-
пов роторных снегоочистителей.
В СССР серийно выпускают
только шнекороторные и фрезернороторные машины, удовлетворяющие основ-
ным требованиям городской, дорожной и аэродромной эксплуатационных
Рис. 12. Плужнороторный снегоочиститель
служб. Характеристика отечественных и зарубежных снегоочистителей пред-
ставлена в табл. 6—10.
Плужнороторный снегоочиститель (рис. 12) снабжен рабочим органом,
состоящим из плуга, с одним или двумя роторами. Вырезанная плугом масса
41*
644
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
Характеристика очечественных роторных снегоочистителей
Д-558 * Фрезерно- « 22 « г"10 X га ' СХ^СО О он ° а 2- 24U 1200 3000 40—50 3,5 2,0 1600 Й 8 СО 1 СО ю OJ - -05 о со | н о о Ч 1 1 1
OSf’-'C шторный | МАЗ-502 100 300 1200 20 ; 2,76 1,7 1220 СО СО СО S см СО со 0,77—12,0 ! 13 300 1 1 1 1
Д-470 Шнекор ЗИЛ-157 Й СО 24 2,52 см 5 Й S со OJ 0,3—4,0 40, U i 8380 1 8000 2570 2530
Д-382 * Плужно- роторный Т-140 о СО 18 3,05 SZII 1 °'г 5 со О 1 см 0,236—1,6 19 400 1 1 1
РС-363 Шнеко- ' роторный ГАЗ-63 g S 2 о О Й 8 ю 0,33—3,5 1 30,0 3000 6625 2200 2185 1
Д-509 * 1 МТЗ-7 20 1,72 «ии 423 595 8 174 244 1 0,33—1,16 । 20,0 5310 7050 1760 3020
Д-456 * к сх о о сх о X сх I Тягач Д-456 СО S 1 1 1 = 8 3 1 1 1 1
МС-59 Фрезе Самоходный j с ручным | управлением 1 д 3 со ® о. 402 702 g 102 178 1 0,406—8,24 и 3790 1086 3000 1
Параметры X к а КЗ S С К н Тип шасси Мощность двигателя в л. с.: для привода ходовой ча- стн для привода рабочей ча- сти Производительность в т/ч. . Дальность отбрасывания основной массы снега в м . . Ширина захвата в м Максимальная высота забоя в м ................ Диаметр ротора в мм . . . . 1 Число оборотов ротора в ми- нуту Диаметр фрезы или шнека в мм Число оборотов фрезы или шнека в минуту Количество шнеков Скорости передвижения В КМ/Ч'. рабочие транспортные Общий вес машины в кг . . . Габаритные размеры в мм: длина ширина высота * Опытный образец.
РОТОРНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ
645
7. Характеристика зарубежных плужнороторных снегоочистителей
Параметры Сноу- Кинг Бейлхак Бергоми Сно- Флир
Базовая машина Ширина захвата в мм Количество рото- ров Диаметр ротора в мм Число оборотов ротора в минуту Высота захвата в мм Вес плуга в кг Вес навесного обо- рудования в кг Дальность отбра- сывания в м ... Скорости пере- движения в км/ч-. рабочая (min) транспортная Производитель- ность в т/ч . . • • Габаритные раз- меры в мм: длина (с трак- тором) .... ширина . . . высота . . • Мощность двига- теля базовой маши- ны в л. с Трак- тор КД-8 3050 2 1520 340 1300 2260 4100 0,62 1000 7300 3800 2740 Маги- РУС Бенц 2 900 2 1 240 150; 250; 350 1 600 12 870 20 — 25 0,40 50 1 500 9 250 3 000 2 680 140 Мерсе- дес Бенц 2800 — 3500 2 1280 1500 — 1800 5 — 35 3000 150 Унимог 1900 1000 8; 20; 30 700 Джип 1700 900 8; 20; 30 700 Авто- мобиль «Фиат» 639/2 2 900 2 1 500 2 000 Обь 10 800 20 7 230 2 800 2 900 92 Специ- альное шасси 2 750 2 450 ций 15 000 10 030 2 800 3 340
8. Характеристика зарубежных шнекороторных снегоочистителей
Параметры Марка
Сикард (Канада) Сного (США) Япония Япония ГДР
Базовая машина Колес- Автомо- Колес- Колес- Специаль-
ный тягач биль ный тягач ный тягач ный тягач
Число двигателей Мощность привода 2 2 1 1 2
рабочих органов в л. с. Ширина захвата 243 280 130 180 240
в мм 1830 2540 2 500 3 200 3200
Высота захвата в мм Производительность 1250 1200 — — 1500
в т/ч Дальность отбрасы- 650 500 700 1 500 —
вания в м 25 22 —- 30
Количество роторов 1 1 1 — 1
Количество шнеков 2 3 — 3 2
Диаметр ротора в мм Управление .... Общий вес машины 930 1050 Гидравл ическое — —
в кг 5760 | 9300 10 500 18 000 —
9. Характеристика зарубежных фрезернороторных снегоочистителей
Параметры Марка
Рольба Валлак SF
2005 2012 Джип Унимог Альфа- Ромео Магирус Латиль Лабурье
Базовая машина: марка .... Специ- Виллис Унимог АР-1900 Магирус Латиль Лабурье Гусе- Зетер
мощность дви- гателя в л. с. 28 альная 28 75 35 70 85 150 • 100 ничное шасси 125 суппер 42
Ширина убирае- мой полосы в мм 1000 1000 2000 1750 1750 3 500 с от- 3 000 2800 2 400 2700
Толщина убирае- мого снега в мм 1200 1400 1200 1400 1400 крылками 1 400 1 400 1400 1 200 1600
Дальность отбра- сывания в м . . . 9 — 24 10 — 20 15 — 20 12 — 15 15 — 20 15 — 25 15 — 20 До 25 13 — 30
Диаметр фрезы в мм ....... 860 850 30 — 40 1000 25 — 30 1000 30 — 40 1 000 1 000 30 — 40 1000 1200
Число оборотов фрезы в минуту 150/270 200 130 130/180 130/184 1 500 130/180 100 — 250
Число оборотов ротора в минуту 500 180 326 326/456 336/472 425 326/456 150 — 450
Производитель- ность в т/ч . . . 120 200 400 — 600 456 750 500 — 600 1500 — 1500 — 1200 —
Двигатель приво- да рабочих органов: марка .... Джип Дейц АР-2500 1800 Дейц 2000 Дейц 1500 Берлис Дизель Дизель
мощность в л. с 60/75 130 90 220 200 150 2Х 125 Т-912 95
Вес снегоочисти- теля в кг __ 2600 5400 3350 11 700 14 500 6700 14 000 8100
Габаритные раз- меры в мм: длина .... 4860 5400 5250 9 050 9 560 6350 6 500
ширина впе- реди 2100 1850 1850 2 600 3 100 2220 1 930 7000
ширина сзади — — 1520 1630 1480 2 100 2 400 1970 — 2700
10. Характеристика зарубежных снегоочистителей с совмещенным рабочим органом
Параметры Шмидт Петер A-66L A-66J A-66CW A-76CW BL А-66
Базовая машина: марка автомобиля или тягача Унимог Унимог Джип Специ- Погруз- Джип Джип Автомо- Погруз- Колес-
мощность двигателя в л. с......... 25 альный трактор Латиль 80 чик биль чик ный трактор
Ширина убираемой поло- сы в мм ........ 1860 1800 1700 . 2000 2000 2000 2300 2500 1800
Высота навесного обору- доваиия в мм ...... 1350 — . __
Диаметр барабана фрезы в м ........... 1000 850 850 920 .—
Числа оборотов барабана в минуту 300 — 320 400 — — — — —.
Мощность приводного двигателя в л. с 90—100 90—100 75 120 61 36 36 61—107 168 35
Дальность отбрасывания в м ...... ..... 10—12 8 15 12 12 12 12 23
Вес фрезерного агрегата с приводным двигателем в кг ........... 2000 . __ 800
Производительность в т/ч 350 — 700 1000 500 500 420 420 420 900 1200 240
Скорость передвижения в км/ч: рабочая 0,25 0,5 —5,9
транспортная .... — — — 29 — — — — — —
Толщина убираемого сне- га в м — . 1,3 1,0 1,0 0,75 0,75 0,75 0,75 1,0 —
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ РОТОРНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ 647
648
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
снега направляется по обшивке корпуса, имеющей форму конической поверх-
ности, к роторам, которыми снег отбрасывается в сторону. Иногда рабочий
орган снабжают активным устройством (рыхлящим валом или пропеллером).
Наиболее удачна конструкция рабочего органа, состоящего из двух торцовых
роторов с радиальными лопастями, загнутыми в передней части по направле-
нию вращения ротора, что позволяет избежать резких ударов лопастей о снег.
Шнекороторный снегоочиститель снабжен рабочим органом, состоящим из
смонтированных в общем корпусе шнекового питателя с одним, двумя или тремя
расположенными один над другим шнеками и ротора. Шнеки выполняют одно-
Рнс. 13. Лопастной ротор снегоочистителя
заходными, с правым и левым направлением витков, благодаря чему снег транс-
портируется от периферии к продольной оси машины и подается к центральной
части ротора. В некоторых модификациях снегоочистителей лопасти снабжают
гребнями, что повышает режущую способность питателя. Для предохранения
механизма привода питателя от поломок вследствие попадания в шнеки посторон-
них предметов в трансмиссии предусматривают установку предохранительных
элементов.
Ротор выполняют либо в виде ступицы с лопастями (рис. 13), либо в виде
диска с лопастями (рис. 14). Ступицу или диск соединяют с приводным валом
редуктора с помощью элементов, предохраняющих трансмиссию от поломок.
Лопасти выполняют криволинейной формы, что позволяет ослабить удары о снег,
поступающий в ротор, и улучшает условия компоновки снежной струи н-Ф
выходе из ротора. Лопасти на ступице или диске устанавливают не ради-
ально, а под углом около 10° к радиусу ротора, с откинутым назад наружным
краем, длину рабочей длины лопасти рекомендуют принимать 0,55—0,6 радиуса
ротора.
Рабочий орган фрезернороторного снегоочистителя (рис. 15) отличается от
шнекороторного конструкцией питателя, представляющего собой ленточную
винтовую фрезу. Фрезу выполняют трех- или четырехзаходной и, вследствие своего
большего диаметра она обладает большей пропускной способностью, чем шнеки,
а благодаря значительному маховому моменту и моменту инерции — более
РОТОРНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ
649
Рис. 14. Дисковый ротор снегоочистителе
Рис. 15. Фрезернороториый снегоочиститель
650
МАШИНЫ ДЛД ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
высокими режущими свойствами. Угол подъема винтовой линии наружной кромк
фрезы принимают в пределах 20-ь 30°. Остальные элементы рабочего органа п
своим конструктивным особенностям не отличаются от элементов шнекороторногс
Во всех роторных снегоочистителях рабочий орган должен перекрыват
габаритную ширину базовой машины на 0,15—0,2 м на каждую сторону.
Корпус, в котором устанавливают рабочий орган вместе с кожухами, в ни»
ней лобовой части снабжают подрезающим, обычно съемным, двусторонним нс
жом. Корпус опирается на лыжи или колеса.
Независимо от типа снегоочистителя рабочий орган снабжают подъемны:
устройством для перевода машины из рабочего в транспортное положение и обратнс
Кожух ротора с улиткой должен быть поворотным и обеспечивать выбрасывани
снежной струи в пределах заданных углов на одну и другую стороны машины
Для снегоочистителей, работающих в городских условиях, а также для некоторы
других машин небольших типоразмеров над рабочим органом устанавливают пс
воротную трубу для погрузки снега в транспортные средства или отбрасывани
его в нужном направлении. Управление механизмами подъема и опускани
рабочего органа, а также повсрота патрубка и поворотной трубы — обычн
гидравлическое — с управлением из кабины водителя.
В последнее время появилась тенденция в целях увеличения дальности от
брасывания снега поддувать снежную струю сжатым воздухом *. Поддув осу
ществляют с помощью высокопроизводительного вентилятора, подающего возду
в ресивер, из которого он с большой скоростью поступает в кожух, охватываю
щий по периметру патрубок.
Основные требования, предъявляемые к роторным снегоочистителям.
1. Узлы и детали рабочего оборудования изготовляют из хладностойко!
стали, обеспечивающей надежную работу машины прн низких температура:
(до —40° С).
2. Кабина водителя должна быть приспособлена для работы в условия:
низких температур и иметь обогрев и обдув передних стекол и очистку их о'
снега.
3. Снегоочистители должны быть снабжены оборудованием для пуска дви
гателя в холодную погоду.
4. Кабина водителя должна обеспечивать хорошую видимость при рабочее
и транспортном положениях рабочего органа.
5. Снегоочистители оборудуются поворотными фарами, управляемыми и:
кабины, и габаритными огнями впереди и сзади.
6. Роторный снегоочиститель должен иметь большой диапазон изменена
поступательных скоростей. Наиболее целесообразно применение конструктивно!
схемы, обеспечивающей бесступенчатое изменение рабочих скоростей машины
7. Колеса шасси снегоочистителя должны быть одинарными, а колея перед-
них и задних колес одинаковой.
Основные кинематические схемы. Принципиально различны кинематические
схемы роторных снегоочистителей для машин с общим двигателем и с раздель-
ными двигателями на привод хода и рабочего органа. Первая схема рациональна
когда обеспечивается бесступенчатое изменение поступательной скорости иль
в системе передач на ход машины предусмотре-и большой диапазон различные
скоростей. Бесступенчатое изменение скорости снегоочистителя по такой схеме
с помощью турбомуфты, устанавливаемой йа главном валу трансмиссии, как
показала практика, нецелесообразно, вследствие резкого ограничения переда-
ваемых крутящих моментов, низкого к. п. д. и невозможности обеспечить высо-
кую производительность машины.
Высокую производительность снегоочистителя может обеспечить схема
бесступенчатого изменения скорости хода с помощью гидростатического или ги-
дродинамического привода. По схеме, показанной на рис. 16 с учетом того, что
* Авторское свидетельство № 727001/29-14.
РОТОРНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ
651
на рабочее передвижение снегоочистителя расходуется незначительная мощность,
между двигателем и турботрансформатором установлена раздаточная коробка
со ступенями, позволяющими изменять передаточное отношение между двига-
телем и турботрансформатором. Такая схема позволяет управлять величиной
мощности, передаваемой через турботрансформатор, при практически постоянной
мощности двигателя, и способна обеспечить наиболее полную загрузку двигателя
на различных режимах работы снегоочистителя.
При невозможности обеспечить бесступенчатость или большой диапазон
изменения поступательных скоростей машины целесообразно для привода рабо-
чих органов устанавливать самостоятельный двигатель.
Рис. 16. Кинематическая схема роторного снегоочистителя с турботрансформатором:
1 — двигатель; 2 — редуктор; 3 — задний мост; 4 — трубогрансформатор; 5 — коробка
передач; 6 — передний мост; 7 — рабочий орган
За редкими исключениями, существующих поступательных скоростей у ба-
зовой машины недостаточно, и для обеспечения работы снегоочистителя при
тяжелом снеге и высоком забое предусматривают установку ходоуменьшителя.
Минимальная рабочая скорость роторного снегоочистителя обычно не должна
превышать 0,3—0,5 км/ч.
Отбор мощности для шнекового питателя осуществляют обычно от редуктора
ротора, а для фрезерного питателя — от вала ротора, через конический редук-
тор. По этой схеме, широко распространенной на снегоочистителях с двумя и
Вемя скоростями рабочего органа, скорость питателя пропорциональна скорости
тора. Из энергетических соображений такая схема нерациональна, так как
е увеличением скорости ротора производительность снегоочистителя уменьшается,
и скорость питателя следует соответственно уменьшить, а не увеличить. Поэтому
в таких снегоочистителях отбор мощности на питатель должен быть независимым
от ротора.
Исходные параметры для расчета роторных снегоочистителей. Исходными
параметрами для расчета являются производительность снегоочистителя Q в т/ч,
дальность * отбрасывания снежной массы L в м, высота разрабатываемого снеж-
ного слоя Я в ж и физико-механические свойства снега.
При условии, что обеспечивается выбрасывание всего поступившего в ротор
снега за каждый оборот, пропускная способность ротора
Qnp «з ЭОООрВрИру т!ч,
* Под дальностью отбрасывания понимают расстояние от оси снегоочистителя до
Центра тяжести снежного слоя, выброшенного метательным аппаратом на сторону.
652
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
где Dp — диаметр ротора в м; Вр — глубина ротора в м; vp— окружная ско-
рость ротора в м/сек', у — плотность снега в г/см3.
Для обеспечения нормальных условий работы коэффициент заполнения ро-
тора Кзап, т- е- отношение производительности снегоочистителя к пропускной
способности метательного аппарата, принимают равным
О
Кзап — acton R г- ы,- ~ -у 0,45 ,
9uu2JpDpV рус р
где ip — количество роторов в рабочем органе снегоочистителя.
Определение основных параметров ротора. Окружную скорость ротора выби-
рают из условия обеспечения погрузки тяжелого снега с помощью желоба в транс-
портные средства — для снегоочистителей городского типа, для дорожных и
аэродромных снегоочистителей — из условий обеспечения заданной дальности
отбрасывания снега L.
Для надежной работы машин городского типа желательно иметь две окруж-
ные скорости ротора: 17—19 м/сек при работе на'рыхлом снеге и 24—26 м/сек
при работе на снеге плотностью выше 0,4 г/см3.
В дорожных и аэродромных снегоочистителях, когда не используют спе-
циальные средства для увеличения дальности отбрасывания снега (например,
поддув снежной струи сжатым воздухом)
0,0106а 4
— 4—------ м.
У уКзап )
Это выражение действительно при L =С 112 УуК3ап-
Глубину ротора принимают равной
Bp = KpDp,
где Кр= 0,325+0,375.
Диаметр ротора определяют из выражения
L = 0,085а2
Р 30 V VpKaanKpiy
Угол разгрузки ротора ф определяют из выражения
, , . 1 — sin ф . 14-51пф , , , , п
1 + sin Ф „ е~оУ ф , 1 ~ Sin ф - ~-os Ф _ 1 + tg ф tg Р
2 + 2 -К -htgvtgp’
где ф — угол трения снега о металл; р — угол между направлением лопасти
и радиусом, проходящим через ее наружный край; — отношение расстояния
от перпендикуляра, опущенного на направление лопасти из центра ротора, до
ее внутреннего края к расстоянию до ее наружного края.
Для ротора с радиальными и наклонными (до 10°) лопастями, рабочая длина
которых не выходит за пределы 0,6 радиуса ротора, угол разгрузки составляет
около 90°.
Определение основных параметров питателя. Окружная скорость вращения
шнекового питателя 1’шн определяется его пропускной способностью
где Ошн— количество снега, приходящееся на шнек в m/ч3; Ошч — диаметр
шнека в лг(в существующих конструкциях DMH = 0,4+ 0,5 м); da — диаметр
вала шнека в м; /шн — шаг витка шнека, принимаемый обычно равным диаметру
РОТОРНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ
653
(/шн ^шн); Кек — коэффициент, учитывающий проскальзывание снега по
лопасти (КСк = 0,64-0,9).
Диаметр фрезерного барабана выбирают согласно условию
г. 3 В3
М’
где В3 — ширина захвата снегоочистителя в м.
Окружную скорость фрезерного питателя принимают обычно не менее
8—10 м/сек.
Определение рабочих скоростей снегоочистителя. Наименьшее и наибольшее
значения рабочей скорости снегоочистителя определяют из выражений
Wfflin 1ооов3яшахутах К1л,ц'
^т“ = Тооов3//т-7тщ км14'
где Ятах и Нmin — наибольшая и наименьшая высота разрабатываемого снеж-
ного слоя в м; у,лах и Ymin — наибольшее и наименьшее значения плотности
снега в г/см3.
Эксплуатационную производительность Q3 снегоочистителя, характеризую-
щую фактическую его выработку, определяют как произведение технической
производительности Q на коэффициент использования машины во времени Кэ
Q3 = 1000В..Н т/ч.
Для расчетов принимают Кэ = 0,84-0,9.
По данным экспериментальных исследований ВНИИЗеммаша, мощность,
расходуемая на работу роторного снегоочистителя, распределяется в % следую-
щим образом:
на метательный аппарат ................•........... 65 — 80
» питатель ........................................ 15 — 30
» передвижение машины.............................. 5—10
Для ориентировочной оценки мощности двигателя для привода рабочих
органов роторного снегоочистителя можно пользоваться формулой
Мощность на привод ротора Np расходуется в основном на сообщение снегу
кинетической энергии и на преодоление сопротивления трения снега о стенки
неподвижного кожуха
Г / К \ 1 Ю”3
Np = 0,29 + ( 1,3-Р^- — 0,4 )tg<p—р------- л. с.,
L \ Кзап / -I Нр
где Км — коэффициент, учитывающий, что некоторая часть снега в роторе,
зажатая между ребрами лопаток, не прижимается к кожуху (Км — 0,74-0,9);
Пр — к. п д. механизмов трансмиссии от двигателя к ротору.
Для предварительных расчетов мощность Np определяют по эмпирической
формуле
Q'Z
Np = 0,0125 ,,n - ---- л. с.
р 10,5 + vp
654
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
Мощность на привод шнекового или фрезерного питателя Nnum расходуется
в основном на вырезание снега из массива и сообщение ему скорости. Руковод-
ствуясь данными исследований физико-механических свойств снега А. Л. Горбу-
нова и принимая коэффициент сопротивления резанию снега постоянным, не
зависящим от сечения стружки,
Nnum " 540^ f100V К1+М +
где Т — абсолютное значение температуры снега в °C; Котбр — коэффициент
отбрасывания (0,6—0,8 для шнеков, 0,8—1,0 для фрезы); vnum — окружная
скорость питателя в м/сек", Г]пит— к. п. д. механизмов трансмиссии от двигателя
к питателю.
Для предварительных расчетов мощность Nnum определяют по эмпирической
формуле
Nllum = 0,0055 л. с.
<1пит
Мощность АД.С1, затрачиваемую на преодоление любового сопротивления
при резании фрезой (для фрезернороторного снегоочистителя) или каждым
шнеком (для шнекороторного снегоочистителя), определяют
Мл. с. — 0,03р------- л. с.,
ПпитДм
где р — коэффициент сопротивления резанию снега в кГ/м2', ппит—число обо-
ротов питателя в минуту; Г|л< — к- п- Д- механизмов передвижения снегоочисти-
теля; им — скорость снегоочистителя в км/ч.
Мощность, затрачиваемую на передвижение, определяют по аналогии с мощ-
ностью на передвижение плужного снегоочистителя.
Пример расчета основных параметров рабочих органов роторного снего-
очистителя. Требуется рассчитать снегоочиститель для работы в дорожных
и аэродромных условиях.
Исходные данные:
Дальность отбрасывания основной массы снега L в м:
для аэродромного варианта ........................... 26
» дорожного варианта................................. 17
Производительность Q в т/ч ............. >1400
Снегоочиститель должен обеспечить работу в слежавшемся снеге плотностью
до 0,6 г/см2. Нормальные условия работы снегоочистителя—в снеге плотностью
0,3 г/см2. Транспортная скорость снегоочистителя 50 км/ч.
Принимаем схему с двумя раздельными двигателями на ход и на рабочий
орган. Грубо ориентировочное значение необходимой мощности двигателя для
рабочего органа определяем из выражения
QL 1400-26
N * 100 ~ 100
= 365 Л. С.
Выбираем двигатель 1Д-12Б с турбонаддувом мощностью N = 420 л. с.
В качестве базовой машины целесообразно выбрать автомобиль повышенной
проходимости Урал-375 или при перегрузке переднего моста автомобиля (что
определится после составления схемы развески) — КРАЗ-214, также повышенной
проходимости, с тремя ведущими мостами.
РОТОРНЫЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛИ
655
L = 0,085t/i,
Задаемся коэффициентом заполнения ротора Кзап = 0,3 для нормальных
условий работы — при плотности снега у = 0,3 г/см3. Тогда окружная скорость
ротора определится по формуле
0,0106ор \
У У Кзап. /
После подстановки значения L = 26 м (для аэродромного варианта) получим
кубическое уравнение относительно vp. Решение уравнения дает vp = 24 м/сек.
Для обеспечения работы снегоочистителя в очень плотном снеге выбираем
фрезерный питатель в виде многозаходной ленточной фрезы. Окружную скорость
фрезы принимаем равной опит = 10ч-12 м/сек.
Прежде чем перейти к определению остальных параметров рабочего органа,
уточним возможности снегоочистителя по производительности при работе ротора
и питателя на заданных скоростях.
Полная мощность двигателя для привода ротора и питателя
N — Nр -ф Nпит — Q
0,0125о2р 0,0055г)дцт
(10,5 -ф- vp} Т]р
Задаваясь ориентировочными значениями к. п. д. привода ротора и пита-
теля f]p = 0,9 и f]num = 0,85, определяем производительность снегоочистителя
по формуле
0,0125г>2 0,0055г)дыт
(10,5+ vp)tqp г],
шт
420
= 0.0125-242 0,0055-11 1400 т/ч’
(10,5 + 24) 0,9 + 0,85
т. е. заданная производительность обеспечивается при наибольшей дальности
отбрасывания снега и окружной скорости фрезерного питателя vnum = 11 м/сек.
Учитывая, что ширина захвата в соответствии с размером по ширине автомо-
бильного шасси достаточно велика, принимаем конструктивную схему рабочего
органа с двумя роторами. Задаваясь отношением ширины ротора к его диаметру
Кр = 0,35, определяем диаметр ротора из выражения
Dp 30 V VpKsanKpipy 30 V 24-0,3-0,35-2-0,3
Ширина ротора
Вр = KpDp = 0,35 м.
Для обеспечения необходимой окружной скорости угловая скорость ротора
для аэродромного варианта снегоочистителя должна определяться выражением
60+ 60-24 лсо ,.
п„ =-----— =-----=-- = 458 со мин.
' n,Dp л. • 1,0
Учитывая необходимость разработки снежного слоя высотой до 1,6 .и, выби-
раем диаметр фрезы Dnum = 1,4 м в расчете на то, что верхняя часть слоя высо-
той до 0,2 л будет обрушиваться под действием собственного веса. Тогда угловая
скорость фрезы
60t)num 60-11 . ,,
ппит = —=2? — =------т—г- = 150 об/мин.
пт nDnum л-1,4
656
МАШИНЫ ДЛЯ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
При тех же, что и для аэродромного варианта, коэффициенте заполнения
ротора и плотности снега окружную скорость ротора при работе снегоочисти-
теля в дорожных условиях определяем из выражения
17 = 0,085ц2 f 1 °'010бь'р .
\ уД, 3-0,3 /
Решая уравнение относительно vp, получаем v0 = 17,5 м/сек.
Фактически, вследствие большей производительности снегоочистителя в до-
рожном варианте и, соответственно, увеличенного значения коэффициента запол-
нения роторов, такая окружная скорость ротора обеспечит несколько большую
дальность отбрасывания.
Как уже отмечалось, для дорожного варианта не следует оставлять отноше-
ние скорости ротора к фрезе таким же, как и для аэродромного варианта.
Действительно, при неизменном коэффициенте окружная скорость фрезы
24
в дорожном варианте уменьшается в 17 у = 1,4 раза, следовательно, с учетом
увеличенной по сравнению с аэродромным вариантом производительности
снегоочистителя, которая при прочих равных условиях — высоте снежного слоя,
ширине захвата — определяется поступательной скоростью снегоочистителя,
подача фрезы резко возрастает. Это может привести к недопустимому уменьше-
нию пропускной способности питателя, его заклиниванию и частому срабаты-
ванию срезных предохранительных элементов.
Поэтому окружная скорость питателя в дорожном варианте должна быть
не меньше, чем в аэродромном варианте. Из конструктивных соображений, чтобы
не очень усложнять кинематическую схему, целесообразно оставить скорость
питателя одинаковой для обоих вариантов, что приведет практически лишь
к небольшому увеличению подачи для фрезы в дорожном варианте.
Тогда наибольшая производительность снегоочистителя, которая им может
быть достигнута в дорожных условиях, составит
420
Q = 0,0125-17,52 0,0055-11 = 1850 ml4'
(10,5+17,5)-0,9 + 0,85
В этом случае коэффициент заполнения роторов (при плотности снега 0,3 г/м3)
к ____________2________=____________1850__________= 0 56
т 900DpvpK/pipy 900- 1,0а-17,5-0,35-2-0,3
Для нормальной работы снегоочистителя в аэродромных условиях на снеж-
ном забое наибольшего сечения должна быть обеспечена минимальная скорость
автомобиля
Q 1400 П7, ,
"тш “ ВаН3у ~ 3,0-1,6-0,3 975 /ч-
Такая скорость может быть получена лишь при установке ходоуменыпителя.
Глава XXIII
РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
МАШИН *
В строительном и дорожном машиностроении, как правило, приняты сле-
дующие стадии проектирования: эскизно-технический и рабочий проекты.
Порядок проектирования регламентируется Положением о порядке создания
и внедрения новых строительных и дорожных машин, утвержденным Государст-
венным комитетом строительного, дорожного и коммунального машиностроения
при Госстрое СССР. Оно является обязательным для всех организаций и пред-
приятий, проектирующих и изготовляющих строительные и дорожные машины
независимо от их подчиненности.
Исходным техническим документом для конструкторской разработки опытных
образцов машин и оборудования является техническое задание.
Техническое задание должно базироваться на утвержденном типаже машин,
технических требованиях потребителей, результатах научно-исследовательских
и экспериментальных работ, предположениях научно-исследовательских (проект-
но-конструкторских) машиностроительных и технологических институтов, кон-
структорских бюро заводов, а также предложениях изобретателей и новаторов
производства.
В основу разработки технического задания должно быть положено: обеспе-
чение высокого технического уровня; передовые технико-экономические показа-
тели; комплексная механизация и автоматизация технологических процессов;
использование достижений отечественной и зарубежной техники; опыт эксплуа-
тации ранее выпущенных машин и оборудования аналогичного назначения;
обеспечение надежности, долговечности и ремонтоспособности; соблюдение пра-
вил техники безопасности, требований производственной санитарии и художе-
ственной эстетики.
Конструкторская разработка новых машин и оборудования производится
в соответствии с ГОСТами на систему чертежного хозяйства и чертежи в маши-
ностроении, утвержденным типажом изделий, официальными положениями
Госгортехнадзора, общими техническими требованиями к эксплуатационным
качествам строительных машин СН-222-62 и правилам техники безопасности
и промышленной санитарии. Конструкторская разработка должна предусматри-
вать максимальную степень унификации узлов и деталей и должна осуществляться
с соблюдением стандартов, отраслевых и межотраслевых нормалей и других
нормативных документов. Она должна обеспечивать технологичность деталей,
узлов и изделия в целом, удовлетворять требованиям технической эксплуатации,
ремонта и обслуживания, а также предусматривать применение новых прогрес-
сивных материалов, современных методов обработки и видов покрытий, широкое
применение сварных и других экономичных заготовок.
В основу проектирования новых машин должен быть положен утвержденный
типаж унифицированного ряда типоразмеров машин и унифицированных агре-
гатов (коробок перемены передач, передних и задних мостов, механизмов руле-
вого управления, гидропередач, гидрооборудования, кабин и др.). Применение
Унифицированных базовых машин и агрегатов при организации их производства
облегчает эксплуатацию таких машин (обслуживание, ремонт, замена агрегатов
* В подборе материалов участвовал ниж. Васильев И. А.
42 Бородачев и др. 304
658 РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
и запасных частей к ним, материально-техническое снабжение, обучение кадров
эксплуатационников и ремонтников).
Большое значение в любой отрасли машиностроения играет нормализация
изделий и материалов. Нормализация может быть как отраслевого (специфи-
ческого) применения для определенного типа машин, так и межотраслевого для
изделий общемашиностроительного применения. Нормализация облегчает труд
конструкторов, снижает стоимость конструкторских работ, сокращает неоправ-
данное многообразие типоразмеров изделий и материалов, позволяет организовать
централизованный выпуск изделий в больших количествах, в результате чего
снижаются стоимость изделий и трудоемкость их изготовления и повышается
качество продукции, а также облегчается эксплуатационное обслуживание.
Постановлением Совета Министров СССР предусматривается, что применение
нормалей как отраслевых, так и межотраслевых является обязательным для
всех организаций и предприятий независимо от их подчиненности. Помимо
нормализации изделий и материалов, нормализация может предусматривать также
единообразие оформления технической документации, расчетов элементов кон-
струкций, методов испытаний и др., что также дает положительный эффект в деле
упорядочения организации как проектирования, так и производства. Нормали
могут создаваться и в виде ограничения стандартов как для отрасли в целом,
так и для отдельных предприятий и организаций. Кроме нормализации изделий
и материалов для комплектации машин и оборудования предусматривается нор-
мализация технологического оборудования, приспособлений и инструмента.
Основными этапами расчета технико-экономической эффективности машин
являются определение прогрессивности новой конструкции и расчет экономи-
ческой эффективности с помощью системы показателей, главными из которых
являются капитальные вложения, себестоимость единицы продукции, трудоем-
кость продукции и срок окупаемости капитальных вложений.
Определение прогрессивности и целесообразности освоения и постановки
новой машины на производство достигается только сравнением ее технико-эко-
номических показателей и конструктивных особенностей с лучшими отечествен-
ными и зарубежными образцами. Для этого применяют метод сопоставления по-
казателей новой машины с базовой машиной-эталоном, в качестве которой при-
нимается лучший отечественный или зарубежный образец. Сравнение произво-
дится параллельно с применением показателей, характеризующих как конструк-
тивные и эксплуатационные качества (производительность, вес, установленная
мощность двигателя, количество обслуживающего персонала и др.), так и тех-
нико-экономические факторы (металлоемкость, энергоемкость, удельный расход
топлива и т. п.).
Важную роль при этом играют и факторы, позволяющие улучшить условия
труда обслуживающего персонала, обеспечить максимальную безопасность и
безаварийность работ. Только после этого можно переходить к непосредственному
расчету технико-экономической эффективности новой машины, который начи-
нается с определения капитальных вложений. Капитальные вложения рассчи-
тываются отдельно по базовой и новой машине. Показатель размера капитальных
вложений включает оптово-отпускную (расчетную) цену машины с добавлением
расходов на ее первоначальную доставку потребителю, а также заготовительно-
складские и снабженческие расходы. Оптово-отпускная цена базовой машины
определяется по данным действующих прейскурантов или ценников. Оптово-
отпускная цена новой машины Цн определяется исходя из веса Pg и оптово-
отпускной цены Цб базовой машины или машины, сходной по конструкции и
назначению и веса Рн новой машины; вес комплектующих изделий не учиты-
вается
«-"Др-
Этим способом определяют стоимость машины на стадиях разработки техни-
РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
659
ческой документации, в дальнейшем исходят из данных завода-изготовителя или
ее утвержденной оптовой цены. Расходы по первоначальной доставке машины,
включая заготовительно-складские и снабженческие расходы, исчисляются
в размере 3—7% от отпускной цены.
Для определения сменной и годовой производительности сравниваемых машин
необходимо определить их часовые производительности, число часов работы
в смену, количество машиносмен в год, а также коэффициенты внутрисменного
и внутригодового., использования.
Зная значение капитальных вложений и годовой производительности сравни-
ваемых машин, можно определить удельные капиталовложения.
Следующей стадией расчета является определение стоимости машиносмены
__ Сед Сгод
'-'М- СМ ф ли I '-‘СМ- 3)
‘см ‘см. год
где Сед — единовременные затраты, связанные с доставкой машины на террито-
рию строительства и созданием условий для нормальной ее эксплуатации; Тсм —
общее число смен работы машины на данном участке; Сгод — затраты, исчисляе-
мые по машине на год расчета (амортизация и пр.); Тсм. год — число смен работы
машины в году; Ссм. 3 — сменные эксплуатационные затраты, исчисляемые
непосредственно на машиносмену.
Единовременные затраты учитывают стоимость доставки машин на тер-
риторию строительства с базы или другого объекта, стоимость монтажа и демон-
тажа машин и возведение вспомогательных устройств, необходимых для их
нормальной эксплуатации.
Затраты на транспортирование машины зависят от веса машины и способа
транспортировок (собственным ходом, на трейлерах, в вагонах и т. п.). Затраты
на монтаж и демонтаж машины определяются по сметной калькуляции.
К годовым затратам относят, в основном, амортизационные отчисления,
которые исчисляются в процентах от инвентарно-расчетной стоимости машины
и зависят от количества машиносмен работы машины в год.
В состав сменных затрат, исчисляемых непосредственно на машиносмену,
относятся расходы по заработной плате, энергетическим рессурсам, ремонту,
топливу и др.
Сюда включается заработная плата только тех рабочих, которые непосред-
ственно участвуют в рабочем процессе и управляют машиной. Количество и состав
рабочих определяются по Единым нормам и расценкам и по Единой тарифно-
квалификационной сетке, откуда выбираются их часовые и дневные ставки и пре-
миальная надбавка в среднем 12,5% от основной ставки.
Расход электроэнергии определяется по формуле
дн^см^дв^дмЯпот
кпд
где Хдн — номинальная мощность двигателя в кет', tCM — число часов работы
в смену; kde — коэффициент использования двигателя по времени; kdM — коэф-
фициент использования двигателя по мощности; knom — коэффициент, учиты-
вающий потери электроэнергии и принимаемый в пределах 1,05—1,1; —
к. п. д. двигателя при средней его загрузке.
Для машин с двигателями внутреннего сгорания за исключением автомобилей
Расход топлива определяется по формуле
W = N дн^смкдв 1^1Л (Wнорм L
где — номинальная мощность двигателя в л. с.; tCM — число часов работы
в смену; kde — коэффициент использования двигателя по времени; kdM — коэф-
фициент использования двигателя по мощности; Wd0PM — удельный расход
42*
660
РАСЧЕТ ТЕХНИК.О-ЖОНОМИЧЕСК.ОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
топлива на 1 л. с. номинальной мощности в час при нормальной загрузке; №хол —
то же, при работе двигателя без нагрузки.
Зная цены на электроэнергию и топливо, легко можно определить сменные
затраты по этим статьям.
Также по фактическим или плановым нормам расхода и стоимости опреде-
ляются затраты на топливо, смазочные и обтирочные материалы.
При расчете стоимости машиносмены величина косвенных расходов прини-
мается в размере 25% от заработной платы с добавлением 10% от суммы прочих
прямых затрат.
На основании полученных данных расхода по статьям затрат составляют
калькуляцию стоимости машиносмены и определяется себестоимость единицы
продукции.
Далее определяется годовой народнохозяйственный экономический эффект
от внедрения новой машины, который складывается из экономии, полученной
в эксплуатации и в производстве, и составляет
э = (Ci - С2) пгод + пгод,
J сл
где сх и — себестоимость единицы продукции соответственно базовой и новой
машины; kr и k2 — удельные капиталовложения по этим машинам; Пгод — го-
довая выработка новой машины; Тсл — срок службы машины с учетом морального
износа.
Зная годовой экономический эффект от внедрения новой машины и плано-
вый выпуск этих машин на второй год серийного производства, определяем общий
годовой экономический эффект. Чтобы определить, достаточна л-и экономия от
внедрения новой машины, оправдывает ли она те дополнительные капиталовло-
жения, которые необходимо затратить для ее внедрения, необходимо рассчитать
срок окупаемости дополнительных капиталовложений. Срок окупаемости опре-
деляется по формуле
__ k2 — kr
ок Cj - С2 ’
Экономически целесообразным считается
ТОк<. 5—6 лет.
Расчет эффективности по затратам труда на выпуск продукции в результате
внедрения новой машины производят сопоставлением трудоемкости единицы
продукции в нормативных человеко-часах по базовой и новой машинам, исходя
из сменных норм выработки.
Для этого определяют годовые затраты труда по эталонной машине, которые
слагаются из затрат труда: на доставку машины на площадку; обслуживающего
персонала и на ремонт машины, после чего рассчитывают трудоемкость единицы
продукции. Годовая экономия по затратам труда составит
Эщр = (ТР^ Тр2) Пгод-
Аналогично рассчитывается годовая экономия металла
м \Пгод1 пгод2)11год^
где и Р2 — вес соответственно базовой и новой машины; и ПгОд2 —
годовая выработка этих машин.
РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
661
Используя такую примерную методику расчета и приведенные в табл. 1—6
справочные данные, можно рассчитать экономический эффект от внедрения новых
дорожных машин.
ПРИМЕР РАСЧЕТА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ОТ ВНЕДРЕНИЯ В НАРОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО ПРИЦЕПНОГО ВИБРОКАТКА ВЕСОМ 12 m
Выявление прогрессивности виброкатка весом 12 т.
1. Число смен работы строительных и дорожных машин
Машины Число смен на стройпло- щадке в году Число рабо- чих смен в году
Бульдозеры на базе трактора 600 300
Автогрейдеры и грейдеры прицепные 400 200
Грейдер-элеваторы 400 200
Канавокопатели плужные, прицепные ....... 300 150
Скреперы полуприцепные и прицепные ...... 450 225
Траншеекопатели плужные 400 200
Катки самоходные 400 200
» прицепные 500 250
Комплекты машин для стабилизации грунта (дорож- ная фреза, грунтосмесительная машина) 400 200
Комплекты машин для сооружения цементнобетонных покрытий 400 200
Корчеватели Смесители асфальтобетона производительностью бо- 400 200
лее 6 т/ч - 450 225
Укладчики асфальтобетона 400 200
2. Сроки службы и нормы амортизационных отчислений
строительных и дорожных машин
Машины Сроки службы в годах Общая норма амортиза- ционных отчисле- ний в % LB том^числе
на капи- тальный ремонт на пол- ное вос- становле- ние
Автогрейдеры 8 19,2 8,0 11,2
Канавокопатели, кирковщики и рых- лители без трактора 6 20,0 4,0 16,0
Грейдеры прицепные и грейдер-элева- торы 7 19,7 6,0 13,7
Бульдозеры, кусторезы и рыхлители тракторные мощностью в л. с.: до 100 6 40,0 25,0 15,0
более 100 7 25,0 12,0 13,0
Скреперы прицепные с тягачами и са- моходные с ковшом емкостью в л*3: ДО 3 6 40,0 25,0 15,0
более 3 7 25,0 12,0 13,0
Автогудронаторы и катки самоходные 8 25,2 14,0 11,2
Катки прицепные 10 13,6 4,0 9,6
Комплекты машин для стабилизации грунта 6 25,0 10,0 15,0
Асфальтосмесители 8 21,2 10,0 11,2
Асфальтоукладчики 8 31,2 20,0 И,2
Комплекты машин для устройства бе- тонного покрытия и тракторы с навесным дорожным оборудованием 6 30,0 15,0 15,0
662
РАСЧЁТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
3. Шестиразрядная тарифная сетка рабочих-строителей
Ставка в руб. Разряды
1-й 2-й 3-й 4-й 5-й ‘6-й
Часовая Дневная 0,32 2—18 0,37 2 — 52 0,425 2 — 90 0,488 3 — 33 0,562 3 — 84 0,64 4 — 36
4. Удельный расход топлива
на 1 л. с./ч для двигателей внутреннего сгорания
Топливо Степень нагрузки Удельный расход топлива в кг на л.с./ч
при номинальной мощности в л
ДО 15 16—40 41—80 81 — 150 Более 150
Бензин Нормальная 0,34 0,30 0,29 0,29
Холостой ход 0,12 0,10 0,10 0,09
Керосин Нормальная 0,40 0,32 0,32 0,32
Холостой ход 0,16 0,14 0,14 0,13 —
Дизельное Нормальная 0,23 0,22 0,21 0,20 0,18
Холостой ход 0,08 0,08 0,07 0,07 0,06
5. Стоимость энергетических ресурсов для строек
Энергоресурсы Стоимость
Электроэнергия в квтч ................. Воздух в ж3: от стационарных установок » передвижных компрессоров Бензин в т ...... . ............... Дизельное топливо в т ................. Керосин в т ...................... Нигроин в т . ... . . ................ Мазут топочный в м3 .................. Дрова в м3 . ................. Уголь каменный 7000 в т ... . 2,1 коп. 0,65 » 1,1 » 68,0 руб. 46,2 » 44,6 » 50,3 » 44,1 » 8,8 » 16,7 »
По уплотняющему эффекту виброкаток весом 12 т эквивалентен пневмати-
ческому катку статического действия весом 100 т и более.
В табл. 7 приведены основные технические и технико-экономические пока-
затели лучших зарубежных моделей и прицепного виброкатка весом 12 т.
Анализ сравнительных данных показывает, что по основным показателям
виброкаток весом 12 т находится на уровне современных образцов зарубежного
производства. За эталон сопоставления и расчета принимается каток пневмошин-
ный прицепной Д-326 весом 50 т.
РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
663
6. Затраты на текущие ремонты основных строительных машин,
включая двигатели за 7 ч работы
Машины Затраты труда в чел. ч Стоимость в руб.
Итого В том числе заработна я плата
Кусторезы с трактором 1,84 1,65 0,97
Корчеватели-собиратели с трактором 1,69 1,51 0,89
Рыхлители на тракторе С-100 .... 1,66 1,48 0,87
Скреперы емкостью 1,5 с трактором 1,13 0,93 0,55
То же, 2,5 м3 1,27 1,06 0,62
» 6 — 8 А13 1,89 1,56 0,92
» 10 м3 2,65 2,2 1,3
» 15 Л13- 2,97 2,46 1,45
Бульдозеры на тракторах: С-80, С-100 2,15 1,92 1,13
Т-140 2,58 2,3 1,35
ДЭТ-250 3,06 2,74 1,61
Грейдеры прицепные средние с трак- тором 1,90 1,7 1,0
Автогрейдеры на пневмоходу: средние ... 1,38 1,22 0,72
тяжелые 1,79 1,6 0,94
Грейдер-элеваторы прицепные с трак- тором 3,76 3,06 1,8
Смесители асфальтобетонные произ- водительностью в т/ч 6 1,22 0,99 0,64
25 2,6 2,01 1,35
50 3,38 2,75 1,77
Асфальтоукладчик производитель- ностью 100 т/ч ............ 1,63 1,33 0,84
Каток самоходный вибрационный и статический с гладкими вальцами ве- сом в т: 0,6 0,27 0.15 0,12
1,5 0,38 0,2 0,16
3 0,52 0,27 0,22
5 — 6 0,79 0,42 0,34
8 0,93 0,5 0,4
18 1,33 * 0,71 0,56
Каток самоходный на пневмошинах весом в т'. 16 5,5 2,34 1,53
35 7,6 3,23 2,28
Каток кулачковый прицепной с трак- тором ДТ-54 1,17 1,05 0,62
Каток кулачковый гладкий 1,15 1,03 0,61
Принимаем измеритель продукции 1000 л3 уплотняемого грунта. Исходные
данные для расчета приведены в табл. 8.
Расчет капитальных вложений на приобретение машин. Затраты на приобре-
тение машины слагаются из оптово-отпускной цены и расходов на доставку.
Стоимость эталонной машины равна 6800 руб. (по прейскуранту оптовых
цен). Вес 13,3 т. Стоимость тягача-трактора Т-140 — 12 350 руб. Вес 15 т.
Инвентарно-расчетная стоимость катка Д-326 с трактором
1,07 (6800 + 12 350) = 20 500 руб.
Общий вес катка с трактором Т-140
13,3 + 15,0 = 28,3 т.
664
РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
1. Сравнительные данные по новой машине
и лучшим отечественным и зарубежным образцам
Параметры Новый виброкаток весом 12 tn Зарубежные катки
ФРГ Темпо С-40 (США)
Тип катка Вибрационный прицепной
Вес катка в кг ....... Основные механизмы и узлы: передача от двигателя на 12 000 8000 7000
вибратор Карданным валом Клиноременная с фрикци- онной муфтой
конструкция станины рамы управление Сварная из стального проката От отдельного пульта
диаметр вальца в мм 1 600 1600 1400
ширина вальца в мм . . . 2 000 2000 1300
Возмущающая сила в кг . . . Габаритные размеры в мм\ 38 000 — —
длина ... 4 500 6500 4100
ширина 2 700 2500 1550
высота 2 050 1600 1520
Рабочие скорости машины в м/ч Мощность двигателя привода 2 500 1200 1000
в л. с. . . . . ........ 100 66 30
Класс мощности тягача в л. с. Гусеничный или колесный общего назначения класса 4т 60 45
8. Исходные данные для расчета
Данные Д-326 Новый виброкаток весом 12 т
Вес катка (с тягачом без балласта) в т Тягач-трактор Мощность двигателя в л. с...... Срок службы машины в годах .... Оптово-отпускная цена машины в руб. Число смен работы машины в году Общее число смен работы машины на площадке ' Глубина уплотнения в м Коэффициент использования работы двигателя по времени Коэффициент использования двигателя по мощности Удельный расход топлива на 1 л. с. но- минальной мощности при нормальной за- грузке в кг!л. с То же, при холостой работе в кг}л. с. Стоимость 1 кг дизельного топлива в руб Количество человек обслуживающего персонала 28,3 Т-140 140 10 19 150 250 500 0,4 0,7 0,5 0.2 0,07 0,035 1 12,0 С-100 100 6 По расчету 200 400 1,25 0,7 0,5 0,2 0,07 0,035 1
Оптово-отпускную стоимость новой машины определяем по средней стой, мости 1 кг аналогичной машины (виброкатка Д-480), исключив вес двигателя- т. е. 12 000 — 2150 = 9850 кг 1750 . „ , . , - = 0,6 руб. (см. исходные данные). olfoO
РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
665
При расчетном весе 9850 кг стоимость новой машины
9850 X 0,6 = 5900 с учетом двигателя КДМ-100
5900 + 900 = 6800 руб.
Стоимость трактора С-100 3270 руб.
Общая стоимость новой машины
6800 + 3270 = 10 070 руб.
Общий вес
12 000 + 11 600 = 23 600 кг.
Инвентарно-расчетная стоимость виброкатка 12 т равна
1,07 X 10 070 = 10 800 руб.
Примерный расчет себестоимости уплотнения грунта.
Техническая производительность базовой машины
(3,3 - 0,2) X4500x0,4
-------------------— = 930
6
где 3,3 — ширина уплотнения в м; 0,2 — перекрытие в м; 4500 — рабочая ско-
рость в ж/ч; 0,4 — глубина уплотнения в л; 6 — число проходов.
Среднесменная производительность составит:
930 X 6,82 X 0,7 X 0,5 = 2220 м3/смену.
Соответственно часовая производительность виброкатка 12 т\
(2,0 - 0,2) X 2500x1,25 „. .
—------—I—-------:— =1125 ж3/ч .
где 2,0 — ширина вальца в м; 0,2 — перекрытие в м; 2500 — рабочая скорость
в ж/ч; 1,25 — глубина уплотнения в м; 5 — число проходов.
Среднесменная производительность виброкатка 12 т составит:
1125 X 6,82 X 0,7 X 0,5 = 2700 м3!смену,
где 0,7 — коэффициент использования машины в году; 0,5 — коэффициент ис-
пользования машины в смену
Годовая производительность:
Катка Д-326 2220 X 250 =555 000 мг)год
виброкатка 12 т 2700 X 200 = 540 000 м3/еод.
Расчет удельных капиталовложений.
Удельные капиталовложения на 1000 м3 разрабатываемого грунта опреде-
ляют исходя из инвентарно-расчетной стоимости машины и ее годовой произво-
дительности.
Удельные капиталовложения по эталонной машине на 1000 м3 грунта равны:
20 500X1000
555 000
= 37,0
руб.
То же, по новой машине (виброкатку 12 т)
10 800X1000
540 000
= 20,0
руб.
666
РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
Расчет-стоимости машиносмены.
Затраты, связанные с транспортированием машины с одного объекта на дру-
гой (стоимость транспортирования) определяются по приложению 3 «Методики
определения технико-экономической эффективности внедрения в народное хозяй-
ство новых конструкций строительных и дорожных машин» (М., ВНИИстрой-
дормаш, 1963).
Стоимость перевозки 1 т эталонной машины равна: трактора 14,8 руб.,
в том числе заработная плата 4,4 руб. катка Д-326 9,5 руб., в том числе заработ-
ная плата 3,0 руб.
Стоимость перевозки базовой машины трактора равна 14,8 X 15,0 =
= 222 руб., в том числе заработная плата 4,4 X 15 = 66 руб.; катка Д-326
9,5 X 13,3 = 126,4 руб., в том числе заработная плата 3,0 X 13,3 = 39,9 руб.
Общая стоимость 222 -)- 126,4 = 348,4 руб., в том числе заработная плата
66 + 39,9 = 105,9 руб.
Количество смен работы на площадке 500.
348 4
Единовременные затраты, отнесенные к машиносмене —Fq,'.” = 0,7 руб.,
105,9
в том числе заработная плата —= ~ = 0,21 руб.
DUO
Единовременные затраты с учетом косвенных расходов согласно нормативам
0,21 X 1,25 + (0,7 — 0,21) X 1,1 = 0,8 руб.
Стоимость перевозки 1 т новой машины равна: трактора 16,5 руб., в том числе
заработная плата 5,0 руб.; виброкатка 19,0 руб., в том числе заработная плата
6,0 руб.
Стоимость перевозки новой машины трактора: 16,5 X 11,6= 191,4, в том
числе заработная плата 5 X 11,6 = 58,0 руб., виброкатка 19,0 X 12,0 = 228,0,
в том числе заработная плата 6X12= 72,0 руб.
Общая стоимость 191,4 + 228 = 419,4 руб., в том числе заработная плата
58 -J- 72 = 130,0 руб.
Количество смен работы на площадке 400.
Единовременные затраты, отнесенные к машиносмене
419 4
Т=1’05 руб-
130,0 П ОС <
-50Г = °’26 Руб-
Единовременные затраты с учетом косвенных расходов согласно нормативам
0,26 X 1,25 + (1,05 — 0,26) X 1,1 = 1,2 руб.
Годовые амортизационные отчисления по базовой машине-катку Д-326 со-
ставляют 13,6%, по трактору Т-140 24,5%, т. е.
7300 X 0,136 + 13 220 X 0,245 = 4230 руб.
Годовые затраты, приходящиеся на машиносмену базовой машины с учетом
косвенных расходов, составляют:
4230 , .
-щГЛ-Х1,1 = 18,6 руб.
РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
667
По новой машине — виброкатку весом 12 т— амортизационные отчисления
составляют 25,2%, из них на восстановление первоначальной стоимости 16,6%,
т. е. срок службы принимается 6 лет; по трактору С-100 24,5%.
Для новой машины годовые отчисления составляют
11 500 X 0,252 + 3270 X 0,245 = 2510 руб.
Годовые затраты, приходящиеся на машиносмену новой машины с учетом
косвенных расходов, составляют
1,1 = 13,8 руб.
На базовой машине работает один тракторист 6-го разряда. По тарифной
сетке его сменная заработная плата составляет 4,36 руб.
С учетом премиальных надбавок в размере 12,5% заработная плата будет
4,36 X 1,125 = 4,9 руб.
Учитывая, что базовая и новая машины по условиям обслуживания и управ-
ления мало отличаются одна от другой, в расчете для новой машины принят
один машинист 6-го разряда. Его сменная заработная плата с учетом премиальных
надбавок составит
4,36 X 1,125 = 4,9 руб.
Сменная потребность в дизельном топливе по базовой машине составляет
W = 6,82 X 140 X 0,7 X 0,07 (0,2 — 0,07) X 0,5 = 90 кг,
где 6,82 — число часов работы в смену; 140 — номинальная мощность двига-
теля вл. с.; 0,7 — коэффициент использования двигателя по времени; 0,07 —
удельный расход топлива на 1 л. с. номинальной мощности при холостой работе
двигателя в кг!л. с.; 0,2 — то же, при нормальной загрузке двигателя в кг/л. с.;
0,5 —• коэффициент использования двигателя по мощности.
Стоимость топлива составляет
0,0355 X 90 = 3,2 руб.
Сменная потребность в дизельном топливе по новой машине составит
W = 6,82 (100 -% 100) 0,7 X 0,07 (0,21 — 0,07) 0,8 = 203,9 кг.
Стоимость топлива соответственно
0,0355 X 203,9 = 7,2 руб.
Общий размер затрат по эталонной машине по обслуживающему персоналу
и топливу с учетом косвенных расходов
4,9 X 1,25 -% 3,2 X 1,1 = 9,6 руб.
Общий размер затрат по новой машине соответственно
4,9 X 1,25 + 7,2 X 1,1 = 14,3 руб.
Трудоемкость ремонтов, приходящаяся на 1-ую смену, определяется по нор-
мативам:
по катку Д-326 2,75 чел.-ч, стоимость ремонтов 1,17 руб., втом числе заработ-
ная плата 0,72 руб.;
668
РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
по трактору Т-140 2,06 чел.-ч. Стоимость ремонтов 1,84 руб., в том числе
заработная плата 1,08 руб.;
по новой машине трудоемкость 1,07 чел.-ч. Стоимость ремонтов 0,56 руб.,
в том числе заработная плата 0,45 руб.;
по трактору С-100 трудоемкость 1,53 чел.-ч. Стоимость ремонтов 1,36 руб.,
в том числе заработная плата 0,8 руб.
Стоимость вспомогательных материалов ввиду их малого удельного веса
в общей стоимости машиносмены на стадии технического задания ие учитывается.
Стоимость смазочных материалов принимается в размере 25% стоимости
топлива:
для базовой машины
3,2 х 0,25 = 0,8 руб.,
для новой машины
7,2 х 0,25 = 1,8 руб.
Прочие сменные затраты с учетом косвенных расходов составляют:
для эталонной машины
(1,17 — 0,72) X 1,1 + (1,84— 1,08 + 0,8) X 1,1 + 0,72 X 1,25 + 1,08 X 1,25 =
= 4,5 руб.;
для новой машины
(0,56 — 0,45) X 1,1 + (1,36 — 0,8 + 1,8) X 1,1 + (0,45 X 1,25 + 0,8 X
X 1,25) = 4,3.
Калькуляция стоимости машиносмены приведена в табл. 9.
9. Калькуляция стоимости машиносмены
Показатели Каток типа D-326 Новый вибро- каток весом 12 т
Единовременные затраты Доставка машины на объект в руб 348,4 419,4
Единовременные затраты, приходящиеся иа машиносмену с учетом косвенных расходов в руб. 0,8 1,2
Годовые затраты Общий размер затрат в % от расчетной стоимо- сти машины ... 13,6 и 24,5 25,2 и 24,5
Амортизационные отчисления в руб 4230 2510
Годовые затраты, приходящиеся на машино- смену с учетом косвенных расходов в руб. 18,6 13,8
Сменные затраты Обслуживающий персонал 1 1
разряд 6 б
ставка в руб 4,36 4,36
Энергетические ресурсы: количество в кг ............ 90 203,9
стоимость в руб 3,2 7,2
Итого по обслуживающему персоналу и энер- гетическим ресурсам с учетом косвенных расхо- дов в руб 9,6 14,3
Прочие сменные затраты Все виды ремонтов кроме капитального в руб. 3,01 1,92
Вспомогательные и смазочные материалы в руб. 0,8 1,8
Итого по прочим сменным затратам с учетом косвенных расходов в руб 4,5 4,3
Стоимость машиносмены в руб 33,5 33,6
То же, с учетом накладных расходов в раз- мере 8% в руб 37,0 37,0
РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
669
37,0X1000 1С17 ,
“^220~ = 16’7 РУ6"
Себестоимость уплотнения 1000 м3 грунта при использовании:
эталонной машины
Ci =
новой машины
37,0x1000
--- ггтлл-- -- /
Годовой экономический эффект в эксплуатации
(Сх - С2) Пгод = (16,7 - 13,7) Х^- = 1620 руб.
Годовой экономический эффект в производстве
Годовой народнохозяйственный экономический эффект от внедрения новой
машины составит
Э2 = (Сх - С2)хпгод + (^-~52) Ягод = 1620 + 1533 = 3153 руб.
“ см
Срок окупаемости определяется
К2-К1 _ 20 — 30
°к Сх — С2 16,7—13,7’
Сравнивая значения Кг и К2, убеждаемся, что капиталовложения по новой
машине меньше, чем по старой К2). Таким образом, дальнейшие капитало-
вложения не потребуются.
Расчет трудоемкости
Годовые затраты труда по эталонной машине слагаются из затрат труда на
Доставку машины, затрат труда тракториста и затрат труда на ремонт.
Затраты труда на доставку эталонной машины равны
(4,4X15 4-0,8X13,3) „о,
—--------4—-------— X250 — 38,3 чел.-ч,
500
где 4,4 — трудоемкость доставки трактора Т-140 в чел.-ч; 15 — вес трактора в т;
0,8 — трудоемкость доставки катка в чел.-ч; 13,3 — вес катка в т; 250 — коли-
чество смен работы в году; 500 — количество смен работы на площадке.
670
РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
Затраты труда тракториста
250 х 6,82 = 1705 чел.-ч.
Затраты труда на ремонт эталонной машины:
250 X (2,75 + 2,06) = 1202,5 чел.-ч.
Общие годовые затраты труда по эталонной машине:
38,3 + 1705,0 + 1202,5 = 2945,8 чел.-ч.
Трудоемкость уплотнения 1000 ж3 грунта эталонной машины равна
2945,8X1000
555 000
= 5,3 чел.-ч.
Затраты труда на доставку новой машины
(1,07X12 + 1,53X11,6)Х2ОО
----------------------->-----= 15,3 чел.-ч.
Затраты труда тракториста новой машины
200 X 6,82 = 1364 чел.-ч.
Затраты на ремонт новой машины
200 X (1,07 + 1,53) = 520 чел.-ч.
Общие годовые затраты по новой машине равны
15,3 + 1364 + 520 = 1899,4 чел.-ч.
Трудоемкость уплотнения 1000 ж3 принимается
1899,4X1000
540 000
= 3,5 чел.-ч.
Годовая экономия по затратам труда равна:
(5,3 —3,5) X 540 000
1000
= 972 чел.-ч.
Расчет металлоемкости
по эталонной машине
28 300x1000
555 000
= 51 кг;
по новой машине
23 600X1000
540 000
= 43,7 кг.
РАСЧЕТ ТЕХНИК.О-ЭК.ОНОМИЧЕСК.ОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИН
671
Годовая экономия металла на одну машину
( - "43-,7) х54° 000 = 3942 кг'
Годовой народнохозяйственный экономический эффект от внедрения в на-
родное хозяйство в 1967 г. 50 новых машин (на 2-й год серийного производства)
составляет 157,7 тыс. руб.
Результаты расчета сводят в таблицу (табл. 10).
10. Результаты расчета экономической эффективности внедрения
нового прицепного виброкатка весом 12 т
(на стадии разработки технического предложения)
Показатели Показатели на одну машину
Эталонная машина Д-326 Новая машина
Инвентарно-расчетная стоимость машины в руб. Эксплуатационная производительность в лг3: сменная ... годовая Стоимость машиносмены в руб Удельные капиталовложения на 1000 м3 грунта в руб . Себестоимость уплотнения 1000 м3 грунта в руб Трудоемкость разработки 1000 м3 грунта чел.-ч .................... Металлоемкость на 1000 м3 грунта в кг . . . . Годовая экономия по затратам труда в чел.-ч Годовая экономия металла в кг . . Годовой экономический эффект в эксплуатации в руб Годовой экономический эффект в производстве в руб Годовой народнохозяйственный экономический эффект в руб 20 500 2 220 555 000 37 37 16,7 5,3 51 10 800 2 700 540 000 37 20 13,7 3,8 43,7 972 3 942 1 620 1 533 3 153
Глава XXIV
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН *
Испытания дорожных машин производятся для выявления их надежности
и долговечности, конструктивно-эксплуатационных качеств работы машин и
агрегатов, определения их работоспособности и соответствия технологическим
и экономическим требованиям и для определения наилучших организационных
условий использования машины.
Испытаниям подвергаются машины при их освоении, серийные — в про-
цессе производства и модернизации.
При освоении новых типов машин и модернизации их проводят заводские,
приемочные и эксплуатационные испытания; серийные машины подвергают кон-
трольным и, в некоторых случаях, специальным испытаниям по программам,
составляемым для каждого вида испытаний.
1. Заводские испытания проводят для проверки:
соответствия новой машины рабочим чертежам, техническим условиям на
изготовление и запроектированным технико-эксплуатационным параметрам;
правильности взаимодействия узлов и механизмов машин;
работоспособности машины и пригодности ее для приемочных испытаний.
2. Приемочные испытания проводятся с целью проверки:
соответствия машины технологическому процессу;
механических, технологических и экономических качественных показателей
машин;
соответствия материалов, использованных при изготовлении машины;
удобства обслуживания машины во время работы и при техническом уходе,
а также удобства выполнения ремонтных работ;
целесообразности внедрения нового типа машины в серийное производство.
3. Эксплуатационные испытания проводят в течение длительного времени
в производственных условиях с целью:
установления средних производственных показателей при составлении
норм производительности, расхода эксплуатационных материалов, количества
и квалификации обслуживающего персонала;
получения данных по износу деталей и конкретизации основных требований
по уходу и ремонту, составления нормативных и инструктивных материалов
(межремонтные периоды, объем работ по техническому уходу и ремонту, сроки
службы быстроизнашиваемых деталей);
получения исходных данных для рационального применения данной
машины;
определения достоинств и недостатков рабочих и вспомогательных органов
машины для разработки рекомендаций по усовершенствованию машины.
4. Контрольные испытания серийно-выпускаемых машин проводятся с целью
проверки: качества изготовления машин, правильного взаимодействия всех ме-
ханизмов и узлов и соответствия чертежам и техническим условиям на изготовле-
ние машин.
Вышеуказанные испытания проводятся в соответствии с положением Государ-
ственного комитета строительного, дорожного и коммунального машиностроения
по освоению и производству новых машин.
* В подборе материалов участвовал канд. техн, наук Хомич Ю. С.
ИЗМЕРЕНИЯ ВЕСА, ЛИНЕЙНЫХ И УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ
673
Специальные испытания проводятся для выявления работоспособности
машины и агрегатов в особых, специфических условиях: например, в условиях
низких температур, в тропических и др.
В процессе испытаний проводятся замеры линейных и угловых скоростей,
веса, тяговых усилий, мощности, крутящих моментов, температур, давлений,
расхода газов и жидкостей.
Замеры и определение всех этих величин осуществляются специальными
приборами.
ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ВЕЛИЧИН, ВЕСА,
ЛИНЕЙНЫХ И УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ
Линейные размеры машин и деталей, а также линейные размеры обрабаты-
ваемых объектов замеряют измерительными инструментами, как-то: метрами,
линейками, рулетками, штангенциркулями, микрометрами, индикаторами и др.
Вес машин и нагрузки на опоры опреде-
ляют на автомобильных, вагонных, техниче-
ских, сотенных и специальных весах.
Поступательные рабочие скорости передви-
жения машин и линейные скорости звеньев ме-
ханизмов определяют на основании замера вре-
мени прохождения машиной (звеном) заранее
отмеченного участка пути. Транспортные скоро-
сти самоходных машин, передвигающихся со
скоростью 20 лглт/ч и выше, определяют спидомет-
рами и тахометрами.
Скорости вращения элементов машин (угло-
вые скорости) определяют тахометрами и счет-
чиками оборотов с секундомерами.
На рис. 1 показана принципиальная схема
центробежного промышленного тахометра
ИО-П. Действие тахометра основано на исполь-
зовании центробежной силы вращения груза,
пропорциональной квадрату угловой скорости.
Под действием центробежных сил кольцо стре-
мится расположиться в плоскости, перпендику-
лярной к оси вращения. Этому препятствует
пружина, реактивный момент которой увеличи-
вается с увеличением угла между плоскостью
кольца и осью вращения. Для любого числа
оборотов момент центробежной силы, действу-
ющей на кольцо, уравновешивается упругой си-
лой пружины при определенном положении
кольца.
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЯГОВЫХ УСИЛИЙ
Тяговые усилия определяют динамометрированием. Для замера постоянных
малоизменяющихся усилий или в случае замера только наибольших действующих
усилий применяют тяговые динамометры. Если действующие силы имеют пере-
менный характер и необходима регистрация усилий в функции времени или пути,
применяют тяговые динамографы; тяговые звенья с датчиками с записью усилий
на ленте осциллографа. Динамографы отличаются от динамометров тем, что вместо
шкалы и стрелки динамометра они оснащены записывающим прибором.
Наиболее распространены пружинные и гидравлические динамометры.
Пружинные динамометры изготовляют со спиральными и плоскими дугооб-
разными пружинами (рис. 2).
43 Бородачев н др. 304
Рис. 1. Принципиальная схема
центробежного тахометра ИО-П
с кольцевым грузом:
1 — шпиндель; 2 — ось кольце-
образного груза: 3 — пружина;
4 — кольцеобразный груз; 5—тя-
га; 6 — муфта; 7 — сектор;
8 — шестеоня; 9 —
674
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Динамографы этого типа (фиг. 2) широко применяют для замера тяговых
усилий при испытании тракторов и сельскохозяйственных машин. Погрешность
их показаний, вследствие трения штока и шайбы в направляющих, составляет
около 3%.
Рис. 2. Схема тягового динамографа со спиральной пружиной конструкции
акад. В. П Горячкина:
/ и 7 — прицепные серьги; 2 — карандаш, регистрирующий деформацию измерительной
пружины; 3 — карандаш, фиксирующий нулевую линию; 4 — движущаяся бумажная
лента; 5 — пружинный механизм привода бумажной ленты; 6 — спиральная пружина,
работающая на сжатие; 8 и 11 — направляющие; 9 — рама прибора; 10 — шток; 12 —
подвижная опорная рама
Схема и общий вид динамографа с плоскими дугообразными пружинами по-
казаны на рис. 3. Регистрирующий прибор жестко закреплен на прокладке 2.
Удлинение пружин под действием силы Р вызывает перемещение пальца 4, по-
Рис. 3. Тяговый динамометр с плоскими пружинами:
а — общий вид; б — схема тягового динамографа с плоскими
пружинами: 1 — пружины; 2 и 3 — прокладки; 4 — палец;
5 — пишущий штифт; 6\ 7; 8 — рычаги
ворот рычагов 6, 7 и 8 с пишущим штифтом 5. Бумажная лента приводится в дви-
жение от пружинного (часового) механизма.
Ввиду большей жесткости плоских пружин такие динамографы более чувстви-
тельны к колебаниям тягового усилия и поэтому пригодны для определения тя-
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЯГОВЫХ УСИЛИЙ
675
говых усилий с малой частотой колебаний. Для обеспечения широкого диапазона
измерений пружинные динамографы снабжены сменными пружинами.
Существуют пружинные динамографы, в которых можно изменять диапазон
изменяемых усилий без смены пружин. Передача усилий к измерительной пру-
жине передается в таких динамометрах через рычажную систему.
Схема такого тягового динамографа конструкции ВУТРИЗ показана на
рис. ,4. Этот динамограф имеет шкалы для отсчета замеряемых усилий, а также
регистрирующий (записывающий) прибор. Бумажная лента приводится в движе-
ние шнуром, сматывающимся с барабана, или часовым механизмом.
Рис. 4. Схема тягового динамографа ВУТРИЗ:
1 и 2 — серьги; 3 — двухплечий рычаг; 4 — измерительная пружина;
5 — рама прибора; S — упор рычага; 7 — зубчатый сектор; 8 — ось стрел-
ки; 9 — шестерня; 10—13 —отверстия для шарниров
Наибольшее значение тягового усилия
где Q — наибольшее усилие на измерительной пружине в кг.
Для получения второго диапазона измеряемых усилий шкворни, соединяю-
щие серьги 1 и 2 с динамографом, переставляют из отверстий 10 и 11 в отвер-
стия 12 и 13.
При таком расположении шарнирных соединений измеряемое усилие
f- = 4-
Двум диапазонам замеряемых усилий соответствуют две шкалы отсчета.
Погрешность показаний такого динамографа составляет около 4%.
Образцовый динамометр, применяющийся для тарировки и проверки рабочих
динамометров, с которыми они последовательно включаются под заданную на-
грузку, показан на рис. 5.
В зависимости от конструкции динамометры могут работать с усилиями
± от 5 до 200 т и точностью ±0,5%.
Характеристика механических тяговых динамометров приведена в табл. 1.
Гидравлические динамографы разделяются на поршневые и мессдозные.
В поршневых динамографах жидкость воздействует непосредственно на поршень,
а в мессдозных — на диафрагму, установленную между жидкостью и поршнем.
Схема гидравлического тягового поршневого динамографа дана на рис. 6,
а схема гидравлического тягового мессдозного динамографа — на рис. 7.
Динамограф ВИСХОМ состоит из тягового звена, устанавливаемого в месте
замера усилия и регистрирующего прибора. Под действием растягивающего
усилия Р увеличивается давление в полости мессдозы, в результате чего трубча-
43*
676
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
тая пружина 11 распрямляется н точка А опускается. Тонкая стальная лента,
натянутая между концом трубчатой пружины 11 и пружиной 14, перекинута
через ролик 12. При опускании точки А ролик поворачивается и перо 8 наносит
а) б)
Рис. 5. Образцовый динамометр, настроенный:
а — для замера растягивающих усилий; б—для сжи-
мающих усилий; 1 — корпус; 2 — упругая часть
корпуса; 3, 4 — рычаги; 5 — стрелочный индикатор;
6 — связь
1. Техническая характеристика
тяговых динамометров
с полуэллиптическими пружи-
нами
кривую тягового усилия на бумажную ленту. Привод бумажной ленты осуще-
ствляется от руки. Динамограф ВИСХОМ выпускается с тяговыми звеньями
трех размеров.
Рис. 6. Схема гидравлического поршневого динамографа:
— цилиндр тягового звена; 2 — серьга цилиндра; 3 — поршень; 4 — шток; 5 — серьга
штока; 6 — маслопровод; 7 — цилиндр регистрирующего прибора; 8 — поршень реги-
стрирующего прибора; 9 — измерительная пружина; 10 — рычаг; 11 — записывающий
штифт; 12 — шкала
Более современным является другой тяговый динамограф ВИСХОМ. Пере-
дача измеряемого усилия к измерительной пружине осуществляется так же, как
и в тяговом гидравлическом динамографе поршневого типа.
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЯРОВЫХ УСИЛИЙ
677
Рис. 7. Схема гидравлического тягового динамографа
ВИСХОМ:
1 и 2 — реверсивные скобы тягового звена; 3 — шарик;
4 — поршень; 5 — крышка; 6 — диафрагма; 7 — рычаг;
8 — пишущее перо; 9 — маслопровод; 10 — поводок;
11 — трубчатая пружина; 12 — ролик; 13 — стальная лента;
14 — спиральная пружина
1 — корпус; 2 — крышка; 3 — поршень; 4 — диафграма; 5 — шарик поршня; 6 — шту-
цер для присоединения маслопровода; 7 — корпус клапана; 8 — пропитанная в масле
картонная прокладка; 9 — замшевое кольцо; 10 — ограничительный упор; 11 — шарик
клапана; 12 — пружина клапана; 13 — отверстие клапана; 14 — пробка; 15 — масло-
провод; 16 — втулка; 17 — гайка; 18 — алюминиевая прокладка
«78
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Преимуществом этого динамографа является возможность нанесения на бу-
мажную ленту, кроме кривой тягового усилия, также отметок времени, пути
машины и оборотов колес. Для нанесения отметок времени служит контактный
прибор времени (электродвигатель с центробежным регулятором), а для нанесе-
ния отметок пути и оборотов колеса — специальные контактные приспособления.
По полученным отметкам может быть рассчитана поступательная скорость ма-
шины, а для самоходных колесных машин — буксование колес.
Привод бумажной ленты осуществляется от электродвигателя постоянного
тока напряжением беи мощностью 15 вт.
Рис. 9. Индуктивный дат-
чик, работающий на сжатие:
1 — корпус; 2,4 — статор;
3 — якорь; 5 — индуктив-
ные катушки
2. Техническая характеристика мессдоз
гидравлических динамометров ВИСХОМ
Максимальная нагрузка в кГ Площадь порш- ня В СЛ43 Диаметр порш- ня (диафрагмы) в мм Общий диаметр мессдозы в мм Высота мессдо- зы в мм Диаметр опор- ; иого шарика в мм
1 000 12,4 39,8 100 36 12
1 600 17,9 47,8 по 36 12
3 000 31,0 62,8 125 43.5 17
4 500 47,5 77,8 145 48,5 17
6 000 63,0 89,8 160 52 20
12 000 131,0 129,8 200 55 20
20 000 198,0 159,8 235 61 24
Мессдоза, применяемая в гидравлических динамографах ВИСХОМ, показана
на рис. 8. В табл. 2 приведены основные размеры мессдоз ВИСХОМ.
Динамометры с индуктивными датчиками (рис. 9) работают по принципу
изменения сопротивления магнитопроводов RM электромагнитных катушек 5,
что приводит к изменению их сопротивлений и вызывает смещение в силовом
поле якоря 3. Предельная величина смещения якоря зависит от конструктивного
исполнения корпуса, который может быть приспособлен для замеров усилий
до 10 и до 200 т и т. д.
Прибор используют обычно Для небольших перемещений и при замерах си-
ловых параметров, частота которых в процессе измерения не превышает 5—7 гц.
Применение индуктивного преобразователя позволяет осуществлять запись вто-
ричным регистратором (осциллографом), не прибегая к усилителю.
Наибольшее распространение получило дифференциальное включение пре-
образователей.
Индуктивность каждой катушки L связана с RM зависимостью
ИЛИ
д = -д-
^М
L = ~.—
1 = П
от
_А_ + Л_
p.;S( p.os
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЯГОВЫХ УСИЛИЙ
679
где <о — витки катушки; S;; р.(-— длина, поперечное сечение и магнитная
проницаемость участка магнитопровода (сталь); 6; S; ii0— воздушный зазор,
площадь поперечного сечения воздушной части потока и его проницаемость.
Динамометры с омическими датчиками сопротивления применяют при тензо-
метрических испытаниях машин. Проволочные (рис. 10) или фольговые датчики
Рис. 10. Проволочный Рис. 11. Фольговые датчики
датчик сопротивления:
1 — основание; 2 — ре- , ,
шетка; 3—спай; 4—про- (рис. 11), которые наклеивают на исследуе-
водннк МЬ1е детали машин или на специальные тензо-
звенья, встраиваемые в их конструкцию
(рис. 12). Пределы измерения зависят от выбора упругого элемента — стержня
или кольца, а также от мощности преобразователя и измерительной схемы.
Характеристики датчиков, клея для их наклейки, осциллографов и вибра-
торов приведены в табл. 3—6.
Рис. 12. Тензометрическое тяговое звено для измерения силы тяги на крюке
трактора при малых скоростях его движения:
1 — призматический тензоэлемент с двойным комплектом датчиков; 2 — соеди-
нительные скобы; 3 — пальцы; 4 — проушина; 5 — упорный подшипник
Фотоэлектрический динамометр, применяемый для замеров малых переме-
щений, имеет преобразователь, построенный по схеме рис. 13. Фотоэлементы (или
фотосопротивления Ф1 и Ф2) включают встречно, и вырабатываемый ими фототок
или пропускаемый ток, уравновешенный сопротивлением и направленный
встречно, уравновешивается так, что гальванометр (Г) или шлейф магнитоэлек-
трического осциллографа находятся в исходном (нулевом) положении.
680
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
При нагружении прибора происходит упругое смещение диафрагм, которые
меняют освещенность фотоэлементов и нарушают равновесие измерительной
электросхемы. Проходящий через гальванометр ток позволяет определить дей-
ствующие усилия и напряжения.
Рис. 13. Компенсационная электросхема с двумя фотоэлементами «Хм и Фг, применяемая
для установки на приборы измерения усилий и перемещений:
ЛО — осветитель; ЛК — конденсатор; СФ — светофильтр; Клу и Кл2 — спектрально-
нейтральные клинья; П — поляризатор; СИ — силоизмерительный элемент, изменяю-
щийся под действием нагрузки р; Ан — анализатор; Х/7 — зеркало полупрозрачное
3. Характеристики проволочных (ПБ и ПП) и фольговых (ФК)
датчиков Томского завода математических машин
Тип База в мм Сопротивление в ом Основа
П роволочные
ПБ-5 5 50; 100
ПБ-10 10 50; 100; 200
ПБ-15 15 50; 100; 200; 300 Бумага
ПБ-20 20 100; 200; 300; 400
ПБ-25 25 100; 200; 300; 400
ПБ-30 30 100; 200; 300; 400
ПП-10 10 50; 100; 200
ПП-15 15 50; 100; 200; 300
ПП-20 20 100; 200; 300; 400 Пленка клея БФ-2
ПП-25 25 100; 200; 300; 400
ПП 30 30 100; 200; 300; 400
Фольговые
ФК-П-5 5 30; 50
ФК-П-10 10 50; 100; 150
ФК-П-20 20 50; 100; 200 Пленка клея БФ-2
ФК-П-30 30 100; 200
4. Клей для наклейки тензодатчиков
Наименование клея Марка Время высыхания при t = 20° С в ч Допустимая температура работы датчика в град
Ацетоиоцеллулоидный .... — 10—12 + 60
Карбинольный . — 30 — 36 + 60
Бакелнтофеиольиый .... БФ-2 БФ-4 48 — 72 + 180 — 50
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЯГОВЫХ УСИЛИЙ
681
5. Характеристики универсальных магнитоэлектрических осциллографов,
применяемых при испытаниях машин
Параметры о Е . s К9-21 К12-21 К20-21 СЧ О ПОБ-14 (Н-700)
Количество внбр-аторов Длина оптического ука- зателя в мм Ширина ленты для запи- си в мм Емкость кассеты в м Скорость ленты в см[сек Отметка времени в гц Напряжение питания в в Вес рабочего комплекта в кг 8 250 35 5 12 ступеней от 1 до 500 500 24; 127; 220 33 9 300 100 40 2,5 — 480 0,1; 1; 10; 100 27 33 12 300 100 20 0,3 — 25 1 — 10 27 12 20 300 200 35 0,1 — 250 0,1; 1; Ю; 100 27 27 24 300 200 40 0,5 — 100 100 24 27 14 300 120 12 0,25 — — 1; 4; 250 10; 200 24 18
6. Вибраторы для магнитоэлектрических осциллографов
Марка осцилло - графа Вибратор Собствен- ная частота в гц Диапазон работы по частоте в гц Чувстви- тельность к потоку в мм/ма Внутрен- нее сопро- тивление в ом Макси- мально допусти- мый ток в ма
Н-700 М001.1 М001.1А М001.2 М001.3 М001.4 М001.4А 120 120 400 1 200 2 500 2 500 0 — 40 0 — 40 0 — 200 0 — 400 0—800 0—800 2400 1000 270 17 7 0,3 54 35 30 20 16 2 0,2 0,4 1,5 20 50 250
К-4-21 I II 1 200 2 800 0—150 0 — 300 1,8 0,5 8 7,5 20 50
К9-21 II III 3 000 1 500 0 — 300 0—150 0,5 2,0 22 8,5 30 15
К12-21 III IV V 1 500 380 160 0—150 0 — 30 0—10 2,0 30 250 8,5 23,5 23,5 15
МПО-2 I II IV V VII VIII IX X 5 000 10 000 3 000 2 000 2 000 1 200 400 200 — 0,2 0,04 1,0 2,5 0,015 13,0 62 250 3,5 3,0 6,0 6,0 1,5 14,0 50 50 100 150 25 10 250 2 0,4 0,1
682
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ
Торсиометры механического типа (рис. 14, 15) встраиваются в узел кинема-
тической цепи, передающий крутящий момент.
Прибор состоит из корпуса 1 (рис. 14) с опорами 2, соединенного с ведущей
частью трансмиссии машины, и вала 4 с коромыслами, связываемого с ведомой
частью трансмиссии.
Рис. 14. Торсиометр механи-
ческий
Рис. 15. Торсиометр механический
Г. Я. Шхвацабая:
1, 7, 8, 9— кулачковый механизм,
преобразующий окружное усилие
в осевое; 2 — неподвижный кожух;
3 — шкала; 4— указатель; 5 — под-
вижной цилиндр; 6 — пружина;
10 — подвижной кожух
При нагружении кинематиче-
ской цепи крутящим моментом
происходит упругое деформирова-
ние пружины 3 и перемещение
указателя 5 относительно шкалы
6. При замене указателя на подвижной контакт, а шкалы магазином контак-
тов или потенциометром, торсиометр превращается в первичный электроприбор-
преобразователь, пригодный для дистанционного измерения силовых параметров.
Рис. 16. Торсиометр индуктив-
кого типа:
1 — якорь; 2 — 3 — вторичная
обмотка; 4 — ушкн; 5 — хобот;
6 — упругая мембрана
Механические торсиометры применяются
для замеров моментов от 15 до 90 кГм и обес-
печивают точность результатов не выше ± 1,5% .
Торсиометры с индуктивными преобразова-
телями состоят из корпуса (рис. 16), имеющего
статор с первичными катушками дифференциаль-
ного трансформатора и со вторичной катушкой
на якоре 1, связанном упруго с деформируемой
частью корпуса; под воздействием измеряемой
нагрузки происходит изменение зазора между
якорем и статором, приводящее к изменению
тока в цепях вторичных катушек, соединенных
через амперметр с показывающим или реги-
стрирующим прибором. Точность измерений
зависит от применяемой аппаратуры и не пре-
вышает обычно ± 1,5% .
Торсиометры с омическими датчиками сопро-
тивления (рис. 17) применяются в виде преобра-
зователей, наклеиваемых на звенья кинематиче-
ской цепи, передающей крутящий момент.
Способ измерений требует размещения (наклейки проволочных или фольго-
вых датчиков, соединяемых в измерительный мост) на деталях кинематической
цепи испытываемой машины непосредственно или на встраиваемые в эту цепь
ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ
683
684
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
тензометрические звенья и применения электронных усилителей, обладающих
стабильной характеристикой.
Наибольшее распространение получили схемы измерения крутящего мо-
мента, приведенные на рис. 17, а, б, которые позволяют компенсировать действие
изгибающих нагрузок на исследуемых валах и измерять только скручивание.
Схема (рис. 17) позволяет измерять крутящий момент пропорционально изгибу
упругих пластин, на которых наклеены рабочие датчики измерительного моста.
Торсиометры емкостного типа (рис. 18) состоят из набора дисков 1, 2, 3,
образующих конденсатор переменной емкости. Диски закреплены с помощью
втулок 4 и 5 на валике, встроенном в кинематическую цепь исследуемой машины,
Рис. 20. Полная электрическая схема индуктивного торсиометра с выходом
на шлейф осциллографа:
1, 2,3,4 — катушка индуктивных датчиков, включаемых дифференциально; 5 и 6 —
якорь; 7 — исследуемый вал; 8 — трансформатор; 9 — источник постоянного тока;
10 — выпрямитель; 11 — дроссель; 12 — шлейф осциллографа
и смещаются один относительно другого при нагружении валика крутящим мо-
ментом за счет его упругого скручивания.
Происходящее изменение первоначальной емкости конденсатора
с = о,88 -(я-~ 8 ,
а
где S — площадь сегментов; п — число сегментов; 8 — диэлектрические свойства
среды; d — расстояние между обкладками.
Для проведения замеров усилий или пропорциональных им перемещений
преобразователи включают в сложную специальную схему, поэтому метод имеет
ограниченное применение.
Торсиометры с фотоэлектрическими датчиками, как и преобразователи
емкостного типа, состоят из корпуса 8 (рис. 19), который установлен на валик,
составляющий звено исследуемой кинематической цепи и передающий измеряе-
мый крутящий момент. Внутри корпуса расположены селеновые фотоэлементы
(с общей активной площадью до 100 см2) и осветители, отделенные от фотоэле-
ментов щелевыми растровыми диафрагмами 4, каждая из которых с помощью
втулки жестко крепится на валике. По мере закручивания валика крутящим
моментом происходит открытие растра и возрастание светового потока, осве-
щающего фотоэлементы, которые при этом соответственно увеличивают свой
фототок.
ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ
685
Для эффективной работы прибора участок валика должен иметь
ную длину
определен-
лсГ gi
ЗбООЛЬ,
см,
где л= 3,14; с — ширина отдельного растра; Г — модуль сдвига материала
валика; g — диаметр валика; Мм — наибольший ожидаемый момент на валике.
Рис. 21. Принципиальные схемы бесконтактных торсиометров, вклю-
чаемых в компенсационные схемы с преобразователями:
а — индуктивными; б — фотоэлектрическими
Наибольший угол закручивания обеспечивает точность измерений фотоэлек-
трическим торсиометром ±4—5%, не прибегая к дополнительному усилению.
На рис. 20 показана полная электрическая схема индуктивного динамографа
для полевых испытаний машин.
Часто вместо фотоэлементов используют фотосопротивления (см. табл. 7
и рис. 21).
7. Характеристика отечественных фотосопротивлений
Параметры Марка
ФС-АО; ФСА-Г1 ФС-А6 ФС-К5
Рабочая площадь в мм2 . . . Сопротивление в ом .... Удельная чувствительность в мка/лм .......... Наибольшее рабочее напря- жение в в Средняя кратность измене- ния сопротивления ..... Постоянная времени в сек 2,7 Ю’4-Ю"5 500 15—60 1,2 4'10-5 2,7 Зх 10"4—5Х Ю~4 500 15 — 60 1,2 4-10~5 0,9 > 5,1 10-6 6000 100 140
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ
Определение мощности, необходимой для привода строительных машин,
производится при помощи установки электродвигателей вместо двигателя внутрен-
него сгорания с последующим замером мощности, потребляемой электродвига-
телями. Если привод машины осуществляется от электродвигателей, то мощность
этих двигателей измеряют амперметром и вольтметром.
686
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Схема включения амперметра и вольтметра для замера мощности, потребляе-
мой шунтовым и сериесным двигателями, представлена на рис. 22.
Мощность, потребляемая электродвигателем, определяется по формуле
Р = IU вт,
где / — сила тока в a; U — напряжение в в.
Если установлен электродвигатель вместо двигателя внутреннего сгорания,
то мощность, необходимая для привода машины,
N = Рх\ =
где Т| — к. п. д. электродвигателя,
определяемый для соответствующего
режима.
Рис. 22. Схема включения
амперметра и вольтметра
для замера мощности:
а — шунтового двигате-
ля; б — сериесного дви-
гателя
Рис. 23. Схема
включения ам-
перметра и
вольтметра для
замера мощно-
сти двигателя
с пусковым или
регулирующим
реостатом
/7/
Рис. 24. Схема включения приборов для
замера мощности, потребляемой электро-
двигателями постоянного тока с независи-
мым возбуждением при питании якоря
и обмотки возбуждения:
а — от разных источников тока; б —• от
одного источника тока
При определении г] путем торможения электродвигателя получаем
Р торм
где Рторм — тормозная мощность.
В случае применения пусковых или регулирующих реостатов вольтметр
должен включаться после реостата (рис. 23).
Определение мощности электродвигателей постоянного тока с независимым
возбуждением производят двумя амперметрами и двумя вольтметрами по схеме,
показанной на рис. 24.
Мощность, потребляемая электродвигателем с независимым возбуждением,
Р = Р1+ Р2= /1^1+ Л^2-
Определение мощности, потребляемой электродвигателями трехфазного
переменного тока, сложнее и требует соответствующего набора электроизмери-
тельных приборов. Можно применять портативные наборы электроизмеритель-
ных приборов КМП-10 и КМП-4 (комплект малогабаритных электроизмеритель-
ных приборов).
Набор КМП-10 состоит из двух ваттметров ДМВ, двух добавочных сопротив-
лений к ваттметрам, двух амперметров ЭМА, двух трансформаторов тока МТМ-1,
вольтметра ЭМВ и добавочного сопротивления к вольтметру.
Комплект КМП-4 включает амперметр ЭМА, трансформатор тока МТТ-1,
ваттметр ДМВ с добавочным сопротивлением к ваттметру. Этот комплект предна-
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ
687
Рис. 25. Схема включе-
ния приборов в цепь од-
нофазного тока для опре-
деления реактивной мощ-
ности
Рис. 26. Принци-
пиальная схема вклю-
чения двух ваттмет-
ров для замера актив-
ной мощности трех-
фазного тока без
нулевого провода
значен для изменения нагрузки однофазных токоприемников (сварочные аппа-
раты, электропечи и т. п.), а также может вместе с прибором КМП-10 служить
для измерения мощности трехфазного тока в четырехпроводной сети.
Для измерения активной мощности однофазного переменного тока после-
довательная обмотка ваттметра включается в зависимости от величины тока или
непосредственно, или через трансформатор тока.
Электрический ток подводят непосредственно к соответствующим зажимам
прибора или через отдельное добавочное сопротивление. Цена деления шкалы
ваттметра изменяется в зависимости от выбранного предела измерений по на-
пряжению.
У зажимов отдельного до-
бавочного сопротивления ука-
зана постоянная С прибора,
показывающая, на сколько сле-
дует умножить показания при-
бора при пользовании данным
зажимом.
При включении ваттметра
через трансформатор тока необ-
ходимо учитывать коэффициент
трансформации.
Значение измеряемой мощ-
ности
Р = CaKi,
где С — постоянная прибора,
соответствующая данному напря-
жению; а— показания прибора;
Kt — коэффициент трансформа-
ции.
Для измерения реактивной мощности однофазного тока необходимо замерить
активную мощность, силу тока и напряжение.
На рис. 25 показана схема включения приборов в цепь однофазного тока для
измерения реактивной мощности. В зависимости от силы тока и напряжения при-
боры непосредственно включают с соответствующим добавочным сопротивлением
или через трансформатор.
Коэффициент мощности
Р
COS Ф = --- .
IU
Затем определяют значение sin ф и реактивную мощность
Рр = IU sin ф. '
Активная мощность трехфазного тока может быть определена несколькими
способами. На рис. 26 дана принципиальная схема включения двух ваттметров
для определения мощности трехфазного тока без нулевого провода. Последова-
тельные обмотки ваттметров включают в любые два провода сети. К зажиму
параллельной цепи (обозначенному звездочкой) подводят ток от того же провода
сети, в который включена последовательная обмотка. К другому зажиму парал-
лельной цепи прибора подводится ток от свободного провода сети.
Мощность рассчитывают по формуле
Р = С (ах + а2) Ki,
где а* и а2 — отсчеты по шкалам ваттметров в вт-
При измерении мощности по этой схеме показания одного ваттметра могут
быть отрицательными (при cos ф <( 0,5). В этом случае следует поменять местами
«88
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Рис. 27. Принципиальная схема
включения трех ваттметров в
четырехпроводную сеть трехфаз-
ного тока для замера активной
мощности
провода, подводящие ток к ваттметру. При подсчете мощности необходимо пока-
зания ваттметров не складывать, а вычитать.
Для измерения мощности в четырехпроводной сети трехфазного тока (с ну-
левым проводом) следует применять три ваттметра, включаемые между отдель-
ными фазами. Принципиальная схема включения приборов для такого замера
представлена на рис. 27. Измерения в этом случае целесообразно производить
двумя комплектами КМП-10 и КМП-4.
Р = С -Ь а2 -|- а3) Ki,
где а1; а2 и а3 — показания ваттметров в вт.
При проверке замеров по этой схеме необ-
ходимо учитывать, что параллельные цепи ватт-
метров находятся не под линейным, а только
под фазовым напряжением. Соответственно этому
следует выбирать пределы измерения ваттмет-
ров по напряжению.
Реактивную мощность в трехпроводной
трехфазной цепи замеряют также двумя ватт-
метрами по схеме, показанной на рис. 28. По-
следовательные обмотки ваттметров включают
в любые два провода сети. К параллельным
цепям приборов подают фазовые напряжения, полученные путем образова-
ния искусственной нулевой точки. При включении приборов необходимо строго
соблюдать порядок чередования фаз, указанный на схеме.
Реактивная мощность
Р = Уз С (ах + а2) Ki-
Для измерения реактивной мощности в четырехпроводной сети трехфазного
тока с нулевым проводом необходимы три ваттметра. Схема включения приборов
Рис. 28. Принципиальная схема вклю-
чения двух ваттметров в фазовое на-
пряжение для определения реактивной
мощности в трехпроводной цепи трех-
фазного тока (I—III фазы)
III
О
Рис. 29. Принципиальная схема включе-
ния ваттметров для измерения реактивной
мощности в четырехпроводной сети (I,
II, 111, 0 фазы)
показана на рис. 29. Особенностью этой схемы является то, что ток к каждому
ваттметру подается от двух чужих фаз.
Для получения реактивной мощности при этой схеме включения следует
пользоваться формулой
р___С (ах а2 4- а3) Xi
]/з
В случае невозможности непосредственного определения мощности опреде-
ляют ее по крутящим моментам. Если крутящий момент на валу имеет значе-
ние Мкр, то мощность на валу подсчитывают по формуле
где Мкр — крутящий момент в кГслт, п — угловая скорость вала в об/мин.
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИИ
689
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Реохордный мост применяется для измерения линейных перемещений испы-
тываемых объектов (рис. 30).
Работа преобразователя основана на перемещении контакта 1, связанного
с движущимся звеном испытываемого механизма, приводящего к разбалансировке
измерительного моста и появлению тока в его диагонали, который замеряется
или записывается с помощью регистрирующих приборов.
Если сохранено условие, что 7?! + Т?2 + > 10Д/?, то точность
измерения преобразователем не превышает ±1%.
Увеличение чувствительности системы может
быть достигнуто дифференциальной схемой включе-
ния двух реохордов.
Реохордные преобразователи могут эффективно
применяться при скоростях перемещений не свыше
15 м!сек.. Преобразователь с омическими датчиками
для замеров малых перемещений и деформаций
показан на рис. 31.
Прибор состоит из толкателя Р или шарико-
вой опоры, которые, будучи связаны с движущейся
деталью, передают ее перемещение на упругую пла-
стину с наклеенными на нее омическими датчика-
ми, соединенными с измерительным мостом.
Рис. 31. Прибор с
омическими датчика-
ми для замеров ма-
лых перемещений:
1—толкатель; 2—тен-
зоэлемеит, работаю-
щий на изгиб; 3—оми-
ческие датчики сопро-
тивления
Рис. 3 0. Реохордный мост для измерения пере-
мещений электрическим методом:
1 — рабочий контакт; 2 — струна из высокоом-
ного металла
Чувствительность прибора зависит от конструкции механизма, передающего
движение на чувствительный элемент системы, от электроизмерительной схемы
и характеристики применяемой тензометрической аппаратуры.
Виброграф механического типа (рис. 32) применяется для измерения коле-
баний с амплитудами от 0,05 до 4 мм, при частоте от 5 до 100 гц.
Виброграф с индуктивным преобразователем (рис. 33) применяется для из-
мерений амплитуд вибрации в диапазоне частот от 20 до 200 гц и до 1500 гц.
Прибор имеет корпус 1, закрепляемый, на вибрирующем объекте. Внутри
корпуса между пружинами 2 установлен кольцеобразный магнит 3, являющийся
инерционной массой прибора.
При вибрировании магнит упруго колеблется, пересекая силовыми линиями
своего магнитного поля витки катушек 4, возбуждая в них э. д. с., которая
после ее электроинтегрирования и усиления замеряется или записывается
измерительным прибором. Этот прибор пригоден при перемещениях не свыше
±3—5 мм.
Схема прибора для измерения угловых перемещений, работающая на прин-
ципе реохордного преобразователя, показана на рис. 34. При помощи преобра-
зователя поворота перемещения исследуемой детали преобразуются в перемеще-
44 Бородачев н др. 304
690
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
ниях контакта 1. Возрастающий при этом ток диагонали записывается осцилло-
графом.
В случае значительных угловых перемещений съем тока с диагонали на не-
Рис. 32. Виброграф механического типа:
а — механический; б — оптический; 1 — шток; 2 — перо; 3 — мело-
вая бумага; 4 — основание; 5 — зрительная труба; 6 — направляю-
щая щелевая диафрагма; 7 — источник света и 8 — экран со шкалой
подвижно закрепляемую аппаратуру производится с помощью скользящих
контактов 3 или специальных токосъемников;
схемы может быть достигнуто примене-
нием реохордов с малым перемещением
и дифференциальным включением их в ра-
бочую схему.
увеличение чувствительности
Рис. 34. Принципиальная схема ре-
охордного прибора для измерения
малых угловых перемещений:
/ — неподвижный контакт; 2—про-
волока из высокоомного металла н
3 — токосъемные кольца
Рис. 33. Индуктивный вибродатчик с под-
вижным постоянным магнитом
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТЕЙ
Схемы с преобразователем-генератором широко применяют для измерений
оборотов (рис. 35). В качестве преобразователей используются однофазные или
трехфазные тахогенераторы. В обоих случаях генераторы должны подключаться
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЙ
691
ко вторичному регистрирующему прибору измерительной цепи через выпрями-
тель и сглаживающий фильтр, что обеспечивает качественную запись. При не-
больших числах оборотов исследуемого звена допустимо применение повышаю-
щих редукторов.
Рис. 35. Принципиальные схемы фильтров для измерения угловых скоростей
с помощью тахогенераторов:
а — однофазного и б — трехфазного
Погрешность при использовании тахогенераторов в качестве датчиков ско"
ростей не превышает ±2—5% предела измерений.
Контактные преобразователи (рис. 36) для измерения пути, угловой и ли-
нейной скорости движения исследуемой машины на значительном расстоянии
состоят из прерывателя, соединяемого с ис-
точником питания и регистрирующим прибо-
ром (импульсным счетчиком или осцилло-
графом).
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
УСКОРЕНИЙ
Прибор для измерения ускорения с про’
водочными омическими датчиками показан
на рис. 37. Он состоит из полого корпуса 1.
внутри которого на пластинах 2 с массами 3
наклеены проволочные или фольговые преоб-
разователи, соединяемые в измерительный
мост. Под действием инерционных нагрузок
пластина с датчиками деформируется про-
порционально величине измеряемого ускоре-
ния, вызывая рассогласование измеритель-
ного моста и появление тока в его диаго-
нали, который после усиления фиксируется
вторичным регистрирующим прибором.
Внутрь полости корпуса преобразователя
Рис. 36. Контактный счетчик обо-
ротов и схема для измерения числа
оборотов колес и пути, проходи-
мого машиной:
1 — источник питания; 2 — выклю-
чатель; 3 — шлейф осциллографа;
К — прерыватель
часто заливают минеральное масло определен-
ной вязкости, которое играет роль демпфера для подвижной системы прибора.
Применение описываемого прибора особенно эффективно при замерах ускоре-
ний и перегрузок, имеющих частоту не более 20 гц и соответствующих перегрузкам
от 0 до 1g; от 10 до 15g и т. д. Точность измерений определяется схемой включения
прибора и используемого усилителя.
Пьезоэлектрические измерители ускорений на пластинах из титаната бария
.показаны на рис. 38. Они состоят из корпуса 2, внутри которого расположены
44*
692
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
пьезоэлементы и электроды 3. При перегрузках масса 5 сжимает набор пластин
привода до появления на их плоскостях электрических зарядов, которые реги-
стрируются шлейфовым или катодным осциллографом.
Рис. 38. Пьезоэлектрический датчик для измере-
ния ускорений:
1 — пьезоэлемент; 2 — корпус; 3 — электрод;
4 — изолирующая пластина; 5 — масса груза;
6 — регулирующий нажимной виит
Рис. 37. Измерительный мост с дат-
чиком для замеров инерционных
нагрузок:
/ — корпус, залитый минеральным
маслом; 2 и 4 —пластины; 3 — инер-
ционные массы
При соответствующем подборе аппаратуры и конструктивном оформлении
прибор позволяет измерять перегрузки от ± 1 до 500 g при частоте от 20 до 2000 гц
и обеспечивает характеристику с нелинейностью не более ±5%.
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР,
ДАВЛЕНИЯ И РАСХОДОВ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ
В процессе теплотехнических испытаний машин замеряют температуру,
давление, расход жидкостей и газов и осуществляют анализ дымовых газов.
Температуру до 550° С замеряют пирометрами, термометрами палочными
и термометрами со вложенной шкалой.
Более высокие температуры измеряют термоэлектрическими пирометрами.
Такой пирометр представляет собой термопару с приключенным к ней электро-
измерительным прибором.
Термопара состоит из двух разнородных металлических проводников, спа-
янных концами; свободные концы их соединены с измерительным прибором.
Спаянный конец термопары, называемый горячим спаем *, вводится в среду, тем-
пературу которой требуется замерить, а свободные концы с измерительным при-
бором (холодные спаи). Вследствие разности температур горячего и холодных
спаев возникает термоэлектродвижущая сила, величину которой считают пропор-
циональной разности температур спаев.
Измеряя гальванометром э. д. с. и каким-либо термометром температуру
холодных спаев, определяют температуру горячего спая.
Термопара (рис. 39) предназначена для измерения температуры в газоходах,
каналах и т. п. Электроды заизолированы фарфоровыми бусами и защищены сталь-
ной трубкой. Свободные концы термопары укреплены в клемме бакелитового или
* Назван так, поскольку работает в зоне высоких t.
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРА ТУР И РАСХОДОВ ГАЗОВ
693
фарфорового вкладыша, расположенного в цоколе головки. Головка закрывается
крышкой, которая имеет специальный штуцер для ввода проводов.
В зависимости от диапазона замеряемых температур применяют термопары
из соответствующих электродов.
Рис. 39. Термопа-
ра для измерения
температуры в га-
зоходах и каналах
Рис. 40. Способы установки пирометров в трубопроводе:
а — в колене; б — под острым углом к оси трубы; в — пер-
пендикулярно к оси трубы
Способы установки пирометров в трубопроводах показаны на рис. 40. В слу-
чаях, когда замер температуры термоэлектрическим пирометром невозможен или
затруднителен (например, замер температуры пламени, раскаленной стенки топки
и т. п.), применяют оптические и радиационные пирометры.
Рис. 41. Оптический пирометр:
1 — объектив; 2 — диафрагмы; 3 — окуляр; 4 — красное
стекло; 5 — лампа; 6 —• светофильтр нейтрального стекла
Принцип действия оптических пирометров заключается в сравнении интен-
сивности излучения (яркости) исследуемого тела с яркостью нити лампочки
накаливания. Схема устройства оптического пирометра показана на рис. 41.
Принцип действия радиационного пирометра основан на тепловом действии лучей
раскаленного тела. Специальное устройство концентрирует тепловой поток и
направляет его на миниатюрную термопару.
304
694
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Кроме описанных приборов, для замера температуры могут применяться
электрические термометры сопротивления, основанные на изменении электри-
Рис. 42. Манометр с трубча-
той пружиной:
1 — поводок; 2 — сектор; 3 —
шестеренка; 4 — пластинка;
5 — спиральная пружинка;.
6 — трубчатая пружинка;
7 — держатель; 8 — ниппель;
9 — корпус; 10 — циферблат;
11 — стрелка
Рис. 43. Пластинчатый (диафрагменный) ма-
нометр:
1 — гофрированная стальная мембрана; 2 —
фланцы; 3 — стержень; 4 — тяга; 5 — нип-
пель; 6 — сектор; 7 — шестеренка; 8 — стрел-
ка; 9 — шкала; 10 — спиральная пружинка
ческого сопротивления проводника при нагревании илн охлаждении. Зная зави-
симость сопротивления от температуры, можно определить температуру иссле-
дуемой среды.
Рис. 44. Микроманометр с наклонной трубкой (тягомер Креля):
I — трубка; 2 — уровень; 3 — линейка; 4 — корпус
Давление измеряют манометром с трубчатой пружиной (рис. 42) и пла-
стинчатым (рис. 43). Для замера малых давлений применяют микроманометр
(рис. 44).
Тягомер Креля, применяемый для измерения вакуумметрического давления
в дымовой трубе, основан иа принципе наклонной трубки.
ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ температур и расходов газов
695
Расход жидкостей можно замерять водомерами или пневмометрическими
трубками, а расход газов — пневмометрическими трубками. Принцип замера
пневмометрическими трубками основан на измерении динамического давления
у = 2S(pn~~Pc)
Y ’
где у — удельный вес протекающего вещества;
Рп — Рс — разность между полным и статиче-
ским давлением в потоке.
Полное давление может быть замерено
открытой трубкой, установленной навстречу
движению потока, а статической — замером
давления у стенки трубы (рис. 45).
Анализ дымовых газов производят при
помощи газоанализаторов. Схема наиболее рас-
Рис. 45. Схема замера расхода
жидкостей и газов пневмометри-
ческими трубками
пространенного химического газоанализатора
Орса, основанного на принципе последователь-
ного поглощения составляющих газа, пред-
ставлена на рис. 46.
Газоанализатором определяют процентное содержание отдельных компонен-
тов топочных газов. Этот газоанализатор последовательно поглощает двуокись
углерода СО2, кислород О2 и окись углерода и затем измеряет объем оставшегося
газа.
Рис. 46. Схема газоанализатора Орса:
1 — измерительная бюретка; 2, 3 и 4 — поглощающие
сосуды; 5 — распределительная гребенка; 6 — охладитель;
7 — уравнительный сосуд; 8 — газовый фильтр; 9—• груша-
насос; 10 — трехходовой кран; 11 — краны
Поглощение происходит в поглощающих сосудах, заполняемых реактивами
с избирательной способностью поглощения какого-нибудь одного определенного
компонента газовой смеси.
Для очистки газа от твердых включений служит газовый фильтр, представ-
ляющий собой У-образную резиновую трубку, заполненную стеклянной ватой.
Один конец трубки присоединяется через стеклянную трубку к источнику газа,
а другой — к распределительной гребенке с отростками, служащими для присоеди-
нения к измерительной бюретке /, трем поглотительным сосудам 2, 3, 4, груше-
насосу 9 и к фильтру 8.
696
ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН
Измерительная бюретка вместимостью 100 см3 служит для отмеривания объема
пробы анализируемого газа до анализа и во время анализа. Шкала бюретки имеет
в суженной части деления через каждые 2 см3, а в уширенной — через каждые
10 см3.
Забор и вытеснение газа в процессе анализа осуществляются уравнительным
сосудом, соединенным с бюреткой резиновой трубкой.
Каждый поглотительный сосуд состоит из двух сосудов цилиндрической
формы, соединенных У-образной трубкой. Одна часть поглотительного сосуда
Рис. 48. Термоэлектрический термо-
метр с термопарой:
/—чувствительный спай; 2, 3 — клем-
мы; 4,5 — компенсационные прово-
ды; 6 — чувствительный градуиро-
ванный гальванометр
Рис. 47. Манометрический тер-
мометр для дистанционного из-
мерения температуры:
1 — термобаллон с рабочей сре-
дой; 2 — капиллярная трубка;
<3 — манометрическая пружина
заполнена стеклянными трубочками для увеличения поверхности соприкоснове-
ния газа с поглотительным раствором, а вторая — служит запасным резервуаром
для вытесняемого в ходе анализа реактива. Все поглотительные сосуды соединены
трубкой, на которую надет резиновый мешок. Всасывающе-нагнетательный
насос-груша предназначен для засасывания газа в прибор. Все детали прибора
монтируются в деревянном ящике с выдвижными крышками.
Дистанционный манометрический термометр (рис. 47) состоит из термобал-
лона, заполненного рабочей жидкостью или газом, капиллярной трубки с диа-
метром канала 0,2—0,4 мм, манометра указывающего или контактного типа.
В зависимости от пределов измерений используются различные рабочие
среды (в °C):
Ртуть для...........-................ i 3 — 355
Ксилол.........-..................... » 40—400
Метил-аглнколь для . ................ » 40—158
Эфир . ............................. » 0—100
Спирт ............... ....•••••• ъ 0—200
Азотно-гелиевая смесь (газовая) для ... » до 300
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУ Р И РАСХОДОВ ГАЗОВ 697
Термоэлектрические термометры (с термопарами или с термисторами) фиг. 48
предназначены Для промышленного контроля тепловых процессов или режимов.
Наибольшее применение находят схемы с термопарами, представляющими собой
спай двух разнородных металлов, заключенный в защитный кожух.
Чем больше разность температур между нагретыми и холодными концами
пары, тем большая э. д. с. возникает в электроизмерительной цепи и подается по
компенсационным проводам к указателю (гальванометру), который тарируется
в градусах.
Характеристики термопар даны в табл. 9.
9. Техническая характеристика термопар
Термопары Марка компенса- ционных проводов Пределы измерений в °C при режимах
Материал Марка длительном кратко- временном
Платина—платинорадий . . ТП 1300 1600
Хромель—алюмель .... тх м 900 1300
Хромель—копель .... тхк хк 600 800
Железо—копель тжк жк 600 800
Медь — копель тмк МК 350 500
Железо — константан . . . — ж 600 800
Медь—константан .... — м 350 500
Глава XXV
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ
РЕМНИ
Ремни плоские приводные тканевые прорезиненные (ГОСТ 101—54) приме-
няют двух типов (табл. 1):
1. Размеры и типы ремней
Параметры Тип А Тип В
Ширина ремня в мм с допускае- мым отклонением ±2 50 60 70 80 100 и 125 150 200 225 250 25
Число прокла- док 3 5 3 и 5 3 и 4 4 4 и 5 4, 5 и 6 6 5 3
Примечания: 1. Тип применяемой ткани — бельтинг марки Б-820. 2. Ремни типа А изготовляют с резиновыми прослойками между всеми про- кладками; типа В — без прослоек. Толщина прокладок с резиновой прослойкой 1,5 мм при допускаемом отклонении ±0,25 мм; толщина прокладки без резиновой прослойки 1,25 мм при допускаемом отклонении ±0,25 мм. 3. Ремни типов А и В изготовляются конечными. При ширине ремней до 80 мм длина не менее 8 м, при ширине от 100 до 250 мм длина не менее 20 м. По требо- ванию потребителя ремни могут изготовляться бесконечными. 4. Предел прочности при разрыве, отнесенный к 1 см ширины одной про- кладки готового ремня, ие менее 55 кг по основе и 15 лее по утку. 5. Относительное удлинение ремня ие более 18%.
А — нарезные для малых шкивов и больших скоростей (более 20 м/сек);
В — спирально-завернутые, для работ с небольшими нагрузками и при
малой скорости (до 15 м/сек).
Обозначение ремня нарезного шириной 80 мм с четырьмя прокладками:
Ремень приводной нарезной 80 X 4, ГОСТ 101—54.
Обозначение ремня спирально-завернутого шириной 25 мм с тремя проклад-
ками: Ремень приводной спирально-завернутый 25 X 3, ГОСТ 101—54.
Ремни приводные клиновые по ГОСТу 1284—57 (табл. 2). Размеры сечений
I Длина ремней распространяются на клиновые резино-тканевые приводные ремни
(ля промышленных установок, имеющие в поперечном сечении вид трапеции.
Сечение ремня определяется следующими размерами:
ар — расчетная ширина ремня в мм;
h — высота (толщина) ремня в мм;
а — вспомогательный размер.
Расчетная ширина (ар) соответствует приближенно ширине ремня по ней-
ральной линии. Эта ширина остается неизменной при изгибе ремня на шкиве
юбого диаметра.
Положение расчетной ширины определяет величину расчетных диаметров
1ки вов, расчетную длину и скорость ремцей,
РУКАВА
699
2. Размеры сечений и допускаемые отклонения в мм ремней {ГОСТ 1284-57)
Обозначение сечения ар &ар а д ±ДД
О 8,5 + 0,4 — 0,3 10 6 ±0,3
А 11 + 0,6 — 0,4 13 8 ±0,4
Б 14 + 0,7 -0,5 17 10,5 ±0,5
В 19 + 0,8 — 0,5 22 13,5 ±0,5
г 27 + 0,9 — 0,6 32 19 ±0,6
д 32 + 1,0 — 0,7 38 23,5 ±0,7
РУКАВА (табл. 3—9)
Рукава резино-тканевые напорные по ГОСТу 8318—57. Типоразмеры рукавов
распространяются на рукава резинотканевые, применяемые в качестве гибких
трубопроводов для подачи жидкостей, газов и сыпучих материалов под давлением.
1. В зависимости от назначения и условий работы рукава применяются
следующих типов:
Б — для бензина, керосина, нефти и минеральных масел;
В — для воды и слабых растворов неорганических кислот и щелочей кон-
центрацией до 20%;
Г — для газов: воздуха, кислорода, ацетилена, углекислоты, азота и других
инертных газов;
Ш — для подачи слабощелочных и слабокислых водных растворов прн
штукатурных работах и песка от пескоструйных аппаратов.
3. Размеры рукавов и рекомендуемое рабочее давление
Внутренний диаметр в мм Рабочее давление р в кГ/см2
Номинальный размер Допускаемое отклонение
9; 12 ±0,5 1,5; 3; 5; 10; 15; 20; 25
16; 18; 25 ±1,0
щ 32; 38; 50 ±1,5 1,5; 3; 5; 10; 15; 20
65 ±2,0 . 1,5; 3; 5; 10; 15
75 1,5; 3; 5
Примечания: 1. Длина рукава оговапивается потребителем при за-
казе и согласовывается с заводом-изготовителем
2. При длине рукавов до 10 м допускаемое отклонение может быть ±100 мм,
свыше 10 м ±200 мм. __
3. Рукава типа Г должны выпускаться с внутренним диаметром до
и рабочим давлением до 10 кГ(см2. , 2 вну-
4. Пример обозначения беизостойких рукавов для давления 20 кГ/см у
тренним диаметром 25 мм-. Рукав Б-20 0 25 ГОСТ 8318 — 57.
700
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ
4. Параметры рукавов типа Б, В и Ш по наружному диаметру
Внутренний диаметр в мм Для рукава с рабочим давлением в кГ/см2
1,5; 3,0; 5,0 10
Наружный диаметр в мм Вес 1 пог. м в кг Наружный диаметр в мм Вес 1 пог. м в кг
9 12 V 16 18 25 32 38 50 65 75 20 — 22 23 — 25 27—29 29 — 31 35 — 38 43 — 45 50 — 52 62 — 64 80 — 82 90—92 0,5—0,5 0,6—0,6 0,6—0,6 0,7—0,8 0,8—0,9 1,0—1,1 1,3—1,4 1,8—1,9 2,5—2,7 4,0—4,2 20 — 22 23 — 26 27 — 30 31—34 35—41 48 — 50 56 — 58 70 — 74 90 — 94 0,5—0,5 0,6—0,6 0,6—0,7 0,7—0,9 0,9—1,1 1,1 —1,3 1,5—1,9 2,0—2,5 2,8—4,0
Внутренний диаметр в мм Для рукава с рабочим давлением в кГ/см2
15 20 25
Наружный диаметр в мм Вес 1 пог. м в кг Наружный диаметр в мм Вес 1 пог. м в кг Наружный диаметр в мм Вес 1 пог. м в кг
9 12 16 18 25 32 38 50 65 75 20 — 22 25 — 27 31—33 33 — 35 42 — 44 52-54 60 — 62 76 — 78 94 — 96 0,5—0,5 0,7—0,7 0,8—0,8 1,0—1,0 1,0—1,2 1,9—2,0 2,3—2,4 3,5—3,5 4,0—4,2 22 — 24 27 — 29 33 — 35 35 — 37 46 — 48 58 — 60 66 — 68 82 — 84 0,6—0,6 0,7—0,7 1,0—1,0 1,1—1,1 1,8-1,9 2,4—2,5 2,8—2,9 4,0—4,1 23 — 25 27 — 29 35 — 37 39 — 41 48 — 50 0,6—0,6 0,7—0,7 1,2—1,2 1,5-1,5 2,2—2,3
* Во второй колонке даны размеры для типа Ш
5. Параметры рукавов типа Г для рабочего давления 10 кГ/см2
Внутренний диаметр в мм Наружный диаметр в мм Вес 1 пог. м в кг Внутренний диаметр в мм Наружный диаметр в мм Вес 1 пог. м в кг
9 20 0,5 32 50 1,6
12 25 0,6 38 58 2,0
16 29 0,7 50 74 2,8
18 31 0,8 65 94 4,5
25 40 1,0
РУКАВА
701
6. Параметры резино-тканевых рукавов с металлическими спиралями
Внутренний диаметр в мм Длина манжеты в мм Длина рукава Минималь- ный радиус изгиба рукава при свер- тывании в круг в мм
Номи- нальный Допускае- мое отклоне- ние * Номи- нальный Допускае- мое отклоне- ние Номи- наль • ная в м Допускаемое отклонение в мм
20 25 ±1,0 75 75 ±10 2; 4; 8; 10; 15 и 18 Для длины рука- вов до 4 м включи- тельно 4-200 — 100 Более 4 м 4-300 —100 250 250 400
50 65 ±1,5 100 100 ±15
75 100 125 ±2,0 100 100 150
150 ±3,0 150 ±20 2; 4 и 8
200 ±4,0 150 ±30
Примечания: 1. Рабочее давление для рукавов II группы 3; 5 и 10 кГ/см*.
2. Пример обозначения напорно-всасывающих рукавов для воды с внутрен-
ним диаметром 50 мм и рабочим давлением 5 кг/см*. Рукав гр. II, тип В-5 0 50,
ГОСТ 8496 — 5“- Для тех же рукавов повышенной морозостойкости: Рукав гр. II
тип ВМ-5 0 50, ГОСТ 8496 — 57.
7. Вес рукавов
Внут- ренний диаметр в мм Вес 1 пог. м. рукава (справочный) в кг Внут- ренний диаметр в мм Вес 1 пог. м. рукава (справочный) в кг
Тип Б и Г Тип В Тип КЩ Тип Б и Г Тип В Тип КЩ
20 0,8 1.1 100 5,4 4,5 5,5
25 1,4 1,0 1,3 125 7,5 6,3 7,3
50 2,6 1,9 2,4 150 8,5 8,0 9,0
65 3,5 2,3 2,8 200 11,5 11,5 —
75 4,0 3,1 3,9
8. Основные размеры рукавов резино-тканевых паропроводных
Внутренний диаметр рукава в мм Толщина резиновых слоев в мм не менее Число тканевых прокладок Вес 1 пог. м рукава в кг (справоч- ный) Наруж- ный диаметр рукава в мм (справоч- ный)
Номи- наль ный Допускае- мое отклоне- ние внутрен- них наруж- ных рабочих брекер- ных
16 ±1,0 2,5 1,0 4 2 0,88 1,15 2,30 36 46 65
25 38 3,0 1,2
7
Примечания: 1. Длина рукава номинальная оговаривается потреб
телем при заказе и согласовывается с заводом-изготовителем. 1ПП
2. При длине рукавов до 10 м допускаемое отклонение может быть ± 1 и .
3. Пример обозначения паропроводных рукавов с внутренним диаметром
= 25 мм и длиной 10 м. Рукав резино-тканевый паропроводный авН
I = 10 м, ГОСТ 90 — 61.
702
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ
9. Параметры рукавов оплеточной конструкции
Внутренний диаметр dQH в мм Наружный диаметр в мм Минимальная толщина внут- реннего резино- вого слоя в мм Количество хлопчатобумаж- ных оплеток Длина рукава в м Давление в кГ/см2
=я 4 к S л к ° « X и Допу- стимое । отклоне- i ние Номи- нальный Допусти- мое от- клонение 1 ; рабочее ь 25 Я С К о. о S с Я д
3,2 ±0,5 12 ±1,0 0,8 2 0,5- 2,2 85 85 60 60 60 150 150 120 120 120
6 10 12 20 ±0,5 ±0,5 ±0,5 ±0,8 17 21,5 23 34 ±1,5 1,0 3
Примечания: I. Рукава оплеточной конструкции работоспособны при температуре от —35 до 4-100° С. 2. Обозначение рукава оплеточной конструкции для минеральных масел с внутренним диаметром deH — 10 мм; 1 = 2,2 м. Рукав оплеточный для мине- ральных масел deH — 10; 1 — 2,2 ТУ МХП 1711 —53р.
2. Рукава состоят из внутреннего резинового слоя одной или нескольких
прокладок прорезиненной ткани и наружного резинового слоя.
Рукава резино-тканевые с металлическими спиралями по ГОСТу 8496—57.
Типоразмеры рукавов распространяются на рукава резино-тканевые, усиленные
металлическими спиралями и имеющие на концах мягкие манжеты для присоеди-
нения их к металлической арматуре.
Рукава представляют собой гибкие трубопроводы и предназначаются Для
всасывания и нагнетания различных жидкостей и газов.
В зависимости от назначения условий работы рукава разделяются на две
группы:
I — рукава всасывающие, предназначенные для работы под разрежением;
II — рукава иапорно-всасывающие, предназначенные для работы под давле-
нием и под разрежением.
В каждой группе в зависимости от перекачиваемого вещества рукава подраз-
деляются на следующие типы:
Б — бензомаслостойкие для бензина, керосина, нефти и минеральных
масел;
В — для воды;
Г — для газов: воздуха, кислорода и нейтральных газов;
КЩ — Для слабых растворов неорганических кислот и щелочей концентра-
цией до 20%.
Рукава резино-тканевые паропроводные по ГОСТу 90—61. Основные пара-
метры и размеры распространяются на резино-тканевые рукава, предназначенные
в качестве гибких трубопроводов для подачи насыщенного пара давлением
до 8 кГ/см?.
Рукава должны состоять из внутреннего резинового слоя (камеры), несколь-
ких тканевых прокладок (в том числе двух прокладок из брекерной ткани —
на камере и под наружным резиновым слоем) и наружного резинового слоя.
Рукава оплеточной конструкции для минеральных масел по ТУ МХП-1711-53 Р.
Рукав оплеточной конструкции для минеральных масел состоит из внутреннего
резинового слоя и хлопчатобумажных оплеток, имеющих наружную клеевую
промазку.
ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ШИНЫ
703
ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ШИНЫ (табл. 10, 11)
10. Размеры шин по ГОСТу 8430—57
(9S-Z0I8 19OJ) наэмря ыгихиая uhi Ю Ю to 1О Ю to ююимд о — — — —«СО’Ф СО ’'f ’’t” ’’t” СТ <£> — —1 — — — — >g —. ~ о ОТ ssssssSsssi i1i1
I Основные габаритные размеры в мм | Ободной ленты 9Э1ГО9 ЭИ ЭИИОбЯ OU 1ЧХНЭ1Г ВНИТП1ГО1 1,5 1,5 2,0 3.0
1Ч1ИЭ1Г ИХЭ -вн дэнГэбэ BHBTnifOi +1 г | +1 | +1 1 Ю Е- 1 LO 1 LO 1
1ЧХНЭ1Г ВНИбИЩ 110± 10 170 220± 10 340 + 101
Ы1?1ГОНОН ион - НЭЖО1Г0 ‘1ЧХНЭ1Г BIIHLf'n' 625±10 S45 830± 10 1130+15
Камеры | Двойная толщина стенки не менее ИХЭВЬ цонжвЬ'иг9 н 4,0 ! 6,0 s; 6,5
ИХЭВН ионоаэ9 н 5,0 6,0 5,5 6.5
нбэквя ^оинэж -OlfOOMOOiru ВИИ бит ; 240±5 | 325 ям 785±7 1 533±10
НбЭИВЯ ИОННЭЖО1ГЭ -ОМЭО1Ш И1ЭОНжЛбЯ0Л1Г -он дэннэбхЛнн ВНИИ’Д 620± 10 | И ; 790 . требоваии 845±10 1190±15
мнищ ыгифобн внибищ 213±5 | у 5513—1 1 285 | •вовать i 5513—5 355±6 438 490±7 570
бхомвий умнжх^бвц 834±5 | ь ГОСТ; 1 1082 | о ответст ГОСТ< 1233+8 1460 1715± 10 1826
ВЭВЯбвЯ Я9О1ГЭ OITOBh .< ! 'ствоват: | 12 | лжны с 16—18 1 14 । 22 24
эгшор эн а мнит ээд" «1 соответ До 140 ' 372
(шп) Bdoxxaxodn яонЛэИс! !Я 5 ’Я О о S * 4*2.. X Ч к я S й я О * * л « * О « oggSo & К . . л__Ч° с
1ЧИИШ ОИНЭЬКНЕОРО 8,25-15 210—20 8,25—20 10,00—18 (9,75—18) 260—20 10,00—20 10,50—20 11,00—20 12,00—20 14,00—20 16,00—24 18,00—25 21,00—28
11. Нагрузки, внутреннее давление и ободы шин
Машины, работающие со скоростью движения
Грузовых автомо- билей до 40 км/ч до 15 км/ч до 5 км/ч (передвиж- ные краны)
Обозначение шнны ;а (ГОСТ 1056—54) I нагрузка на ние, соответ- 5 нагрузке Минимальное давление в ши- не и максимальная нагрузка, соответствующая этому давле- нию '.Максимальная на- грузка на шину и давление, соответ- ствующее этой нагрузке Минимальное давление в ши- не и максималь- ная нагрузка, соответствую- щая этому давлению Максималь- ная нагруз- ка на шииу и давление, соответству- ющее этой нагрузке Минималь- ное давление в шине и максималь- ная нагруз- ка, соответ- ствующая этому давлению Максималь- ная нагруз- ка на шину и давление, соответству- ющее этой нагрузке
Профиль обод Максимальная шииу и давле ствующее это! Нагрузка в К.Г Давление в кГ/см2 Давление в кГ (см2 Нагрузка в кГ Нагрузка ! в кГ Давление в кГ/смг Давление в кГ/см2 1 Нагрузка ' в кГ Нагрузка в кг Давление в кГ/см2
8,25—15 5.00S 1700 7,0 2,0 800 1900 7,0 2,0 900 2700 7,0
210 — 20 — — — 1400 4,5 2,0 900 1550 4,5 2,0 1000 2600 6,5
8,25 — 20 — — — 1550 4,0 2,0 1050 1700 4,0 2,0 1200 2900 6,0
10,00—18 (9,75—18) В (это примечание соответствии с ГОСТом 5513—54 относится к шинам, отмеченным фигурной скобкой)
260 — 20 — — — 1700 3,5 2,0 1250 1950 3,5 2,0 1400 3000 5,25
10,00—20 — — — 2050 4,0 2,0 1450 2350 4,0 2,0 1600 3900 6,0
10,50 — 20 — — __ 2050 4,0 2,0 1450 2300 4,0 2,0 1600 — —
11,00 — 20 — — — 2150 3,5 2,0 1600 2450 3,5 2,0 1800 4150 5,5
12,00 — 20 — — — 2600 4,0 3,0 1800 2900 4,0 2,0 2000 4900 6,0
14,00 — 20 8,37 — — 3600 4,0 2,0 2300 4100 4,0 2,0 2550 7250 6,75
16,00 — 24 — — — 3900 2,5 2,0 3200 4400 2,5 2,0 3600 — —
18,00—28 13" — — 7600 4,25 2,0 4550 8500 4,25 2,0 5100 — —
45 Бородачев и др.
ЦЕПИ (табл. 12—19)
12. Цепи приводные втулочно-роликовые с метрическим шагом по ГОСТу 586—41
(при конструировании машин, согласовать возможность поставки)
Й
tn
й
13. Цепи приводные втулочно-роликовые с дюймовым шагом однорядные по ГОСТам 2599—50 и 3609 — 52
ЗВено для цепа ч.
с шагом 12/7 мм
Шаг t Цепь (размеры в мм) Соединительное звено (размеры в мм) Разрушающая нагрузка в кГ' Вес 1 пог. м цепи в кг Условное обозначение
Диаметр ролика d Расстояние между внутренними пла- стинами с Максимальная дли- ' на валика 1 Максимальная ши- 1 рина пластины b Максимальная дли- на соединительного валика Zx Максимальная дли- i на переходного ва- 1 лнка 12 Максимальная дли- на валика от оси цепи до конца f
12,7 8,5 5,6 13,5 11,8 15,8 — 9 1 500 0,6 Цепь П-2, ГОСТ 3609—52
15,875 10,05 9.3 20,8 14,5 22 — 11,6 1 750 1,2 » 15,875, ГОСТ 2599 — 50
19,05 12 12.9 29,5 18,5 31,5 33 16,8 2 500 1,9 , 19,05, ГОСТ 2599 — 50
25,4 16 15,9 37,5 23,5 42 43,6 23,4 5 000 3,2 » 25,4, ГОСТ 2599 — 50
38,1 22 23,15 50,2 33 57 — — 7 000 5,6 » ВР 38,1/7000
44,45 25,4 25,95 53,0 42 57,5 — — 9 400 7,3 » ВР 44,45/9400
50,8 32 31 71,7 46 75 — 38,5 16 000 12,3 » ВР 50,8/16000
14. Цепи приводные втулочно-роликовые с дюймовым шагом многорядные
Звенья
Прямые Переходные
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ЦЕПИ
Ряд- кость Шаг t Макси- мальный диаметр ролика d Расстоя- ние меж- ду внут- ренними пласти- нами с Максималь- ная длина валика 1 Максималь- ная ширина пластины Ъ Расстояние между осями п Максималь- ная длина соединитель- ного вали- ка Zt Вес 1 пог. м цепи в кг Разрушаю- щая нагруз- ка (не ме- нее) в кГ
Размеры в мм
2 19,05 12 12,9 56,5 18 25,5 58,3 3,4 7 000
4 19,05 12 12,9 107 18 25,5 109,5 6,7 15 000
2 44,45 25,35 25,6 106 42 49 110 15,6 32 000
Примечание. Пример условного обозначения: цепь двухрядная 44,45/32000; цепь четырехрядная 19,05/15000.
15. Цепи приводные втулочно- роликовые с изогнутыми пластинами
Шаг цепи t Диаметр ролика d I । ' Расстояние между ; внутренними пла- стинами с I Максимальная дли- на валика 1 Максимальная ши- рина пластины b Диаметр валика di Толщина власти- 1 ны S Диаметр втулки d2 то к то а * К 03 Зя О- £ £ 1 тл ' Вес 1 пог. м цепи в кг Условное обозначение
Размеры в мм
78,1 33 38 98 45 17 10 25 36 000 15 Цепь ВР 78,1/36000, ТУ Э/505 23-53
103,2 46 49 135 60 24 16 32 65 000 27,7 1ЦГУ ВР 103,2/65000
16. Цепи тяговые пластинчатые втулочно-роликовые (исполнение I) по ГОСТу 588—64
А-А
Шаг t Расстояние между внут- ренними пла- стинами ввн Шири- на пла- стины В Толщина пластины Диаметр Длина валика в соеди- нительном звене
номи- наль- ный пре- дель- ные от- клоне- ния внут- ренней S наруж- ной Si валика d втулки di ролика D общая макси- мальная 1 от оси цепи до конца мак- симальная Zt
S
Размеры в мм
100 +0,30 —0,12 32 36 5 4 14 21 30 64 35 12 500 5,8 I
36 70 38 6,5
100 38
Пр имечание. Обозначение цепи исполнения I с шагом 100 мм. с расстоянием между пластинами 32 мл? и раз-
рушающей нагрузкой 12500 кГс, без специальных пластин: Цепь тяговая BPI 100—12, 5—32 ГОСТ 588-64.
708 КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ЦЕПИ
о
50
17. Цепи грузовые пластинчатые по ГОСТ 191—63
Тип цепи Шаг Расстояние между внутренними пла- стинами В Пластина Валик Диаметр шейки । под пластины d Концевая пластина Количество пластин в одном звене в шт Разрушающая нагруз- ка в кГс не менее Вес 1 пог. м в кг не более
номинальный t предельное от- клонение СО СЗ я 5 д' о ширина В длина L 1 длина наиболь- ! шая 1 диаметр сред- ней части Шаг + 1 диаметр отвер- стия под конце- вой валик rfz ! ширина в сече- 1 нии по коице- •-вому валику В\ длина Lt j
и Л S предельное ! отклонение
Размеры в мм
I 40 + 0,15 25 3,0 20 62 59 14 —0,12 11 50 18 35 80,5 4,0 8 000 3,4
II 50 +0,20 36 30 83 78 22 —0,14 17 60 26 45 100,5 4,0 12 500 7,0
Примечание: Обозначение цепи грузовой пластинчатой типа I с шагом 40 мм, без концевых пластин: Цепь
грузовая I 40 ГОСТ 191-63.
То же, с концевыми пластинами: Цепь грузовая I К 40 ГОСТ 191-63.
18. Цепи сварные грузовые и тяговые некалиброваиные по ГОСТу 2319—55
Размерьызвена в мм Допускаемые отклонения в мм Нагрузка в т не менее Вес 1 пог. м цепи в кг
Диаметр цепной стали d Шаг t Ширина В по диаметру по шагу по ширине Пробная Разрушаю- щая
2 12 9 ±0,16 ±0,2 ±0,2 Цепи не испытываются 0,08
3 16 И ±0,18 ±0,3 ±0,3 0,17
5 19 19 1 ±0,5 ±0,5 0,32 0,64 0,50
8 23 27 1 ±0,20 ±0,8 ±0,8 1,2 2,4 1,40
9 27 32 ) ±0,9 ±0,9 1,55 3,10 1,76
13 36 43 1 ±1,3 ±1,3 3,3 6,6 3,70
16 44 53 J ±0,24 ±1,6 ±1,6 5,1 10,2 5,60
20 56 66 -|-0,4 — 0,75 ±2,0 ±2,0 8,0 16,0 8,76
28 78 91 А + 0,5 ±2,8 ±2,8 15,6 31,2 - 16,94
32 91 104 ) — 1,0 ±3,2 ±3,2 20,5 41,0 21,90
Примечания: 1. Не допускается применять в качестве грузовой цепи с диаметром цепной стали 2 и 3 мм.
2. Пример обозначения цепи некалиброванной с диаметром цепной стали d — 5 мм и шагом 19 мм. Цепь сварная СН5-19,
ГОСТ 2319 — 55-
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ЦЕПИ
712
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ
19. Специальные пластины (тип 1) цепей тяговых пластинчатых по ГОСТ 588-64
КАНАТЫ
713
КАНАТЫ (табл. 20—21)
20. Тип ТК 6X37=222 проволоки с органическим сердечником
(прядь 1Н-64-124-18) по ГОСТ 3071 — 55
Диаметр в мм Площадь Расчетный Расчетный предел Разрывное усилие в кГ
СЗ н <л я <л я проволо- ки сечения всех проволок в лог2 вес 1 пог. м смазанного каната в кг прочности проволоки при растя- жении в кГ/мм2 суммарное всех прово- лок в ка- нате каната в целом
8,7 8,7 11 11 13 13 15,5 15,5 19,5 19,5 22 22 26 26 37 37 56,5 56,5 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,7 0,9 0,9 1,0 1,0 1,2 1,2 1,7 1,7 2,6 2,6 27,97 27,97 43,51 43,51 62,83 62,83 85,47 85,47 141,19 141,19 175,26 175,26 253,04 253,04 505,56 505,56 1181,78 1181,78 0,262 0,262 0,408 0,408 0,590 0,590 0,802 0,802 1,326 1,326 1,646 1,646 2,377 2,377 4,748 4,748 11,099 11,099 160 180 160 180 160 180 160 180 160 180 160 180 160 180 160 180 160 180 4 470 5 030 6 960 7 830 10 050 11 300 13 650 15 350 22 550 25 400 28 000 31 500 40 450 45 500 80 850 91 000 189 000 212 500 3 660 4 120 5 700 6 420 8 240 9 260 И 150 12 550 18 450 20 800 22 950 25 800 33 150 37 300 66 250 74 600 154 500 174 000
Примечания: 1. Характеристика: шесть прядей по 37 проволок в каж-
дой с органическим сердечником, обыкновенный с точечным касанием проволок
в прядях, правой крестовой свивки светлой проволоки, марки I.
2. Пример обозначения каната диаметром 11 мм с расчетным пределом проч-
ности 160 кГ/мм2. Канат 11-160-1, ГОСТ 3071—55.
21. Тип ТК 6X19=114 проволок с органическим сердечником
(прядь 14-64-12) по ГОСТ 3070 — 55
Диаметр в мм Площадь Расчетный предел Разрывное усилие в кГ
6 сечеиия всех вес 1 пог. м смазанного прочности проволоки суммарное
<л о проволок каната в кг при растя- всех прово- каната
к <л * о a я с а в мм2 женин в кГ/мм2 лок в ка- нате в целом
3,4 0,22 4,33 0,041 180 779 662
4,8 0,31 8,60 0,08 160 1370 1160
6,2 0,4 14,36 0,13 160 2290 1940
7,7 0,5 22,34 0,21 160 3570 3030 4380
9,3 0,6 32,26 0,30 160 5160
Примечания: 1. Характеристика: 6 прядей по 19 проволок в каждой,
с органическим сердечником, обыкновенный с точечным касанием проводил Р
дях, правой крестовой свивки, светлой проволоки, марки I. ,м пределом
2. Пример обозначения каната диаметром 6,2 мм с расче
прочности 160 кг]ммг. Канат 6,2-160-1, ГОСТ 3070 — 55.
7X4
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ
22. Тип ЛК-Р 6X19 = 114 проволок с органическим сердечником (прядь l-f-64-б; 6) по ГОСТ 2688 — 55
Разрывное усилие в кГ | 1 каната в целом 1 7 025 7 905 8 705 9 795 11 700 13 150 14 150 15 950 19 500 21 950 23 770 26 740 29 980 33 725 43 850 53 450 59 025 Примечания: 1. Для кранов и экскаваторов разрешается применять канаты с пределом прочности 200 кг! мм2. 2. Характеристика: 6 прядей по 19 проволок в каждой, с органическим сердечником, обыкновенный с линейным каса- нием проволок в прядях, правой крестовой свивки, светлой проволоки, марки I. 3. Пример обозначения каната диаметром 15 мм с расчетным пределом прочности 160 кГ/мм2. Канат 15-160-1, ГОСТ 2688 — 55.
। суммарное всех прово- । лок в канате 8 265 9 300 10 245 11 525 i 13 800 15 500 , 16 700 18 800 22 950 | 25 850 । 27 965 31 460 35 270 1 39 680 | 51 600 62 900 | 69 445
Расчетный предел прочности проволоки при рас- ! тяжении в кг/мм2 160 180 1 160 : 180 ! 160 ! 180 । 160 180 1 160 1 180 1 160 180 160 180 | 180 । 180 ! 180 1
Расчет- ный вес 1 пог. м смазан- ного каната в кг 0,482 0,482 0,597 0,597 0,805 0,805 0,975 0,975 1,340 1,340 1,631 1,631 2,057 2,057 2,674 , 3,262 3,599
Площадь сечения всех проволок в мм2 51,68 51,68 64,05 64,05 । 86,27 86,27 । 104,56 । 104,56 143,63 143,63 174,78 174,78 220,46 ' 220,46 286,68 349,68 385,80
1 Диаметр в мм 1 проволоки 2-го слоя большого разметра (6 проволок) 0,85 0,85 0,95 0,95 1,1 1,1 1,2 1,2 1,4 ' 1,4 I 1,55 ! 1,55 1,75 1,75 i 2,0 । 2,2 ' 2,3 1
малого размера (6 проволок) 1 0,65 0,69 0,70 0,70 ! 0,8 ! 0,8 0,9 0,9 1,05 1,05 1,20 1,20 1,35 1,35 1,5 1,65 ! 1,75
1-го слоя (6 проволок) 1 0,75 0,75 0,85 । 0,85 1,0 i 1,0 1,1 1,1 1,3 1,3 1,40 1,40 1,55 1,55 1,8 2,0 2.1
цент- ральной (1 прово- лока) 0,85 0,85 0,95 0,95 1,1 1,1 । 1,2 1,2 1,4 1,4 1,55 1,55 1,75 1,75 2,0 2,2 2,3
каната 11,5 11,5 13,5 13,5 15,0 15,0 16,5 16,5 19,5 19,5 21 21 24 24 27,5 30,5 32
КАНАТЫ
715
23. канат миогорядный типа JK ДХ19=3« проролоки^с органическим сердечником
Диаметр в мм Площадь сечения всех проволок в мм2 Расчетный вес 1 пог. м смазанного каната в кг Расчетный предел прочности проволоки при растя- жении в кГ/мм2 Разрывное усилие в кг
кана- та проволо- ки суммарное всех проволок в канате каната в целом
15,5 0,6 96,79 0,89 170 16 450 13 950
Примечания: 1. Характеристика: 18 прядей по 19 ’проволок в каждой,
с органическим сердечником, обыкновенный с точечным касанием проволок в пря-
дях, правой крестовой свивки, светлой проволоки, марки I.
2. Применяется только для экскаваторов с емкостью ковшей 0,5—0,65 м3.
3. Обозначение: канат 15,5-170-1, ГОСТ 3088—55.
24. Тип ЛК-0 6X19=114 проволок с металлическим сердечником конструкции
7x7=49 проволок (прядь 1+9+9) по ГОСТу 3081—55
Диаметр в мм Площадь сечения всех проволок в мм Расчетный вес 1 пог. м смазанно- го каната в кг Расчетный предел прочности проволо- ки при растяжении в кг/мм2 Разрывное усилие в кГ
<л <л £ проволоки
сердечник 1 (49 проволок) центральной (1 проволока) 1 -го слоя (9 проволок) 2-го слоя (9 проволок) суммар- ное всех проволок в канате каната в целом
20,5 24 0,75 0,9 1,8 2,2 0,9 1,1 1,7 2,0 193,82 274,83 1,711 2,426 150 160 29 050 43 950 24 650 37 350
П р и м е ч а н и я; 1. Характеристика: 6 прядей по 19 проволок в каждой, с металлическим сердечником 7X7=49 проволок, обыкновенный с линейным каса- нием проволок в прядях, правой крестовой свивки светлой проволоки, марки I. 2. Пример обозначения каната диаметром 24 мм с расчетным пределом проч- ности 160 кг/мм2. Канат 24-160-1, ГОСТ 3081—55.
Тип ЛК-3 6X25=150 проволок с металлическим сердечником конструкции 7X7=49 проволок (прядь 1+6; 6+12) по ГОСТу 7667—55
Диаметр в мм Площадь сече- ния всех прово- лок в мм2 Расчетный вес 1 пог. м смазан- ного каната в кг Расчетный пре- дел прочности проволоки при растяжении в кГ /мм2 Разрывное усилие в кГ
кана- та проволоки
централь- ного сердеч- ника в пря- дях запол- нения суммар- ное всех проволок в канате кана- та в це- лом
13,5 0,5 0,9 0,37 86,0 0,767 160 13 750 11 650
Примечания: 1. Характеристика: 6 прядей по 25 проволок в каждой пряди, с одним металлическим сердечником 7X7=49 проволок, нераскручиваю- щийся с линейным касанием проволок в прядях с проволоками заполнения, правой односторонней свивки, светлой проволоки, марки II. 2. Применяется только для тракторных лебедок типа Д-148 и Д-269. 3. Обозначение: канат 13,5-H-160-I-0, ГОСТ 7667—55.
716
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ
ТРАКТОРЫ и
25. Трак
Параметры _ Мар
ДЭТ-250 Т-180 Т-140 Д-804
Завод-изготовитель Тип трактора и тя- говый класс Диапазон скоростей движения, в км/ч, рас- четных: вперед назад Колея в мм Размер шин в дюй- мах: передних колес задних » Шаг звена и ширина гусеницы в мм Просвет в мм Вес трактора кон- структивный в кг Марка двигателя, число цилиндров и тактность Номинальная мощ- ность в л. с. (при числе оборотов в ми- нуту) Удельный расход топлива в г/л. с. ч на номинальном режиме Пуск двигателя Челябинский тракторный Гусеничный промышленного назначения 15 т 2,3—125 рабочий режим; 3 — 19 транспортный режим 2 450 218; 690 490 25 000 В-748-1,12/4 300 (1500) 180 Электроинерци- онным стартером Брянский автомобильный Гусеничный промышленного назначения 9 т 2,99—12,5 3,36—7,83 2 040 240; 700 500 14 350 Д-180,6/4 180 (1150) 175 Пусковым дви- гателем П-23 с электростартером Брянский автомо- бильный Гусеничный промышлен- ного назна- чения 9 т 2,38—10,90 2,67 — 6,82 2 040 240; 700 420 15 000 6КДМ 50Т,6/4 140 (1000) 208 Брянский автомо- бильный Гусеничный промышлен- ного назна- чения 9 т 2,74 — 6,68 3,08 2 500 240; 700 510 18 000 Д-1’80,6/4 180 (1150) 175 Пуске
Параметры Мар
Т-4 Т-74-С4 ДТ-75-С4 ДТ-54А-С4
Завод-изготовитель Тип трактора и тя- говый класс Диапазон скоростей движения, в км/ч, рас- четных: вперед назад Колея в мм Алтайский тракторный Гусеничный сельскохозяй- ственный обще- го назначения 4 tn 2,33 — 9,17 3,49—6,12 1380 Харьковский тракторный Гусеничный с ственный общег 3 и 2,42 — 12,0 2,00 — 6,65 1435 Волго- градский тракторный гльскохозяй- о назначения 1 4,06—10,70 1 3,48 — 4,35 1 1330 Алтайский тракторный Гусеничный сельскохо- зяйственный общего назначения 3 т 3,59 — 7,92 2,43 1435
* Табл. 25, 26 оставлены канд. техи. наук Бородачевым И. П.
ТРАКТОРЫ И ДВИГАТЕЛИ
717
ДВИГАТЕЛИ (табл. 25--26)*
торы
ка
I T-I00M | Т-ЮОМГП | Т-100МБ | Т-100МБГП-1 | «Кировец» К-700
Челябинский тракторный Челябинский тракторный Челябинский тракторный Челябинский тракторный Ленинградский Кировский
Гусеничный общего назначения 6 tn Гусеничный промышленного назначения гидрофициро- ванный 6 т Гусеничный болотный 6 т Гусеничный болотный гидрофициро- ванный 6 т Колесный сельско- хозяйственный общего назначения повышенной про- ходимости 5 т
2,36—10,13 2,36—10,13 2,36 — 5,40 2,36-5,40 2,82 —30,80
2,79 — 7,61 2,79 — 7,61 2,79 — 6,37 2,79 — 6,37 4,96 — 27,80
1 880 1880 2280 2280 1910
— — — — 23,1/18 — 26
203; 500 203; 500 203; 970 203; 970 —
331 И 100 331 12 000 331 13 400 331 . 13 950 450 11 000
д-108,4/4 Д-108ГП.4/4 Д-108Б.4/4 Д-108Б.4/4 ЯМЗ-238 НБ, 8/4
108 (1050) 108 (10501 108 (1050) 108 (1050) 200 (1700)
175 175 175 175 190
вым двигателем П -23 с электростарт ером Электростартером
ка
ДТ-55А-С4 ТДТ-75 Т-38М ТДТ-40М Т-50В
Волгоградский тракторный Алтайский тракторный Липецкий тракторный Онежский тракторный Кишиневский тракторосборочный
Гусеничный болотный 3 т Гусеничный трелевочный 3 т Гусеничный универсаль- но-пропаш- ной 2 т Гусеничный трелевочный 2 т Гусеничный виноградниковый 2 т
3,59 — 7,92 2,43 1575 2,14 — 7,64 2,57 1910 4,32—10,30 4,03 1340 2,33—10,30 2,2 1480 1,29—15,06 0,97 — 3,50 850
718
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ
Параметры Мар
Т-4 | Т-74-С4 | ДТ-75-С4 ДТ-54А-С4
Размер шин в дюй- мах: передних колес задних » Шаг звена и ширина 171; 420 170; 390 170; 390 170; 390
гусеницы в мм Просвет в мм 360 280 326 260
Вес трактора кон- 7600 5520 5850 5450
структивный в кг Марка двигателя, АМ-01,6/4 (с постоянным балластом 140 кг) СМД-14А, 4/4 (с постоян- ным балла- стом 200 кг) СМД-14,4/4 Д-54 А, 4/4
число цилиндров и тактность Номинальная мощ- 1 10 (1600) 75 (1700) 75 (1700) 54 (1300)
ность в л. с. (при числе оборотов в ми- нуту) Удельный расход 185 195 195 205
топлива в г/л. с. ч на номинальном режиме Пуск двигателя Пусковым Пусковым Д знгателсм Пу
двигателем ПД-10М с элек- тростартером ПД-10М-2 с электростартером
Мар
Параметры «Беларусь» МТЗ-50 «Беларусь?» М.ТЗ-52 «Беларусь» МТЗ-5МС
Завод-изготовитель Минский тракторный
Тип трактора и тя- говый класс Диапазон скоростей движения, в км/ч, рас- четных; - вперед назад Колея в мм Колесный уиивер- сально-пропашной 1,4 т 1,22 — 24,30 2,64 — 5,60 1200—1800 (с интервалом 100 мм) 1200—1800 (бесступенчато) Колесный универ- сально-пропашной повышенной про- ходимости 1,4 т 1,22 — 24,30 2,64 — 5,60 1200—1800 (регулируемая) Колесный универ- сально-пропашной 1,4 т 1,93 — 22,42 1,46—5,21 1200—1800 (регулируемая с интервалом 100 мм) 1200—1800 (бесступенчато)
Размер шин в дюй- мах: передних колес задних » Шаг звена и ширина гусеницы в мм Просвет в мм 6,50 — 20 12 — 38; 9 — 42 650 8,00 — 20 12 — 38; 9 — 42 640 6,50 — 20 12 — 38 650
Вес трактора структивный в кг кон- 2650 2850 2850
ТРАКТОРЫ И ДВИГАТЕЛИ
719
Продолжение табл. 25
д<а
ДТ-55А-С4 ТДТ-75 Т-38М ТДТ-40М Т 50В
182; 530 260 5950 150; 460 550 1 1000 174; 200 и 280 640 3950 120; 340 540 6500 176; 200 220 3530
Д-54 А,4/4 Д-75Т-АТ.4/4 Д-48Л.4/4 Д-48Т.4/4 АСМ. Д-7 В, 4/4
54 (1300) 75 (1500) 48 (1600) 48 (1600) 50 (1500)
205 205 200 200 200
сковым двигате; icm пд-юм Электростартером с факельным подогревателем
ка
Т-40 «Владимирец» Т-28ХЗ ДТ-20 Т-16
Липецкий тракторный Колесный универ- сально-пропашной 0,9 т Владимирский тракторный и Узбекский трак- торо-сборочный Колесный хлопко- водческий 0,9 пг Харьковский тракторный Колесный универ- сально-пропашной 0,6 т Харьковский тракторосборочный Самоходное универ- сально-пропашное шасси 0,6 tn
6,13 —26,68 5,28 1200 — 1800 (регулируемая) 2,84—13,75 3,63—10,30 Одно колесо 1800 — 2400 (бесступенчато) 0,87-7-15,7 0,87 — 15,7 1 100—1400 (с интервалом 50 мм), 1 100 — 1500 (с интервалом 50 мм) (с шинами 10 — 28 — 1200; 1300; 1370; 1400) 1,06—19,60 3 75 1200—1500 (с интервалом 150 мм), 1500—1700 (с интервалом 200 мм), 1200—1800 (с интервалом 150 мм)
5,50—16 11 — 38; 9—42 6,50— 16 8,25 — 40; 11 — 38 5,50—16 8 — 32 или 10 — 28 6,00—16 8 — 32
650 — высокая наладка; 500 — низкая наладка 2150 без кабины 825 2360 455 — основная наладка; 515 — высокая наладка 308 — низкая наладка 1500 560 1210
720
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ
Параметры Мар
«Беларусь» МТЗ-50 «Беларусь» МТЗ-52 «Беларусь» МТЗ -5МС
Марка двигателя, число цилиндров и тактность Д- 5 0,4/4 Д-50,4/4 Д-48М; Д-48Л.4/4
Номинальная мощ- ность в л. с. (при числе оборотов в ми- нуту) 50 (1600) 50 (1600) 48 (1600)
Удельный расход топлива в г/л. с. ч на номинальном режиме 195 195 200
Пуск двигателя Электростартером Электростартером или пусковым двигателем ПД-10М
26. Двигатели внут
Марка и тип двигателя Число цилиндров и их расположение \ Ход \ поршня \ в мм Диа-\ метр \ цилинд-\ ра в мм \ Мощность вл. с. Число оборотов коленчатого ва- ла в минуту | Удельный рас- ; ход топлива в г/э. л. с. ч. Вес в кг Габаритные размеры (длина X шири- на х высота) в мм
Д-21М* четы- 2 105/120 20 1600 180 260 Т рактор 500x590x893
рехтактный Д-22М * четы- 3 105/120 30 1600 180 320 725x590x893
рехтактный Д-37М * четы- 4 105/120 40 1600 180 380 950x590x893
рехтактный Д-48 четырех- 105/130 48 1600 200 660 1054x610x950
тактный Д-50 * четырех- 4 110/125 50 1600 Необхо- димо сни- зить 195 Необхо- димо сни- зить 400 942x548x851
тактный СМД-14* четы- 4 120/140 75 1700 182 650 1258x700x1091
рехтактный АМ-41 * четы- 4 130/140 80 1600 175 800 1389x798x1086
рехтактный * Наибо лее пригодны д ля исп ользования на строите льиых и до рожных машинах.
ТРАКТОРЫ И ДВИГАТЕЛИ
721
Продолжение табл. 25
ка
Т-40 «Владимирец» Т-28ХЗ ДТ-20 Т-16
Д-37М4/4 Д-37Б.4/4 Д-20,1/4 д-16,2/4
40 (1600) 40 (1600) 18 (1600) 16 (1600)
185 185 205 205
Электростартером сором и электрофа всасываем 2Т-50Б с декомпрес- кельным подогревом ого воздуха Электр остартером
рениего сгорания
Системы
Мото- ресу рс в ч охлажде- ния воздухоочистки Пусковое устройство Муфта сцепления Применение
ные диз 4000 4000 3000 1800 3000 2500 4000 ели Воздуш- ная Жидкост- ная » » Це нтробежно- ннерционная, маслокоитакт- ная, фильтрую- щая То же » » » » » Электростартер » » Пусковой дви- гатель Электростартер Пусковой дви- гатель с элек- тростартером То же Сухая одноди- сковая, постоян- нозамкнутая с двигателем не поставляется То же » » » Асфальтосмеси- тель, каток, по- грузчик много- ковшовый, би- тумные насосы Каток Катки. Снего- очиститель. Ма- шины для це- ментно-бетониых покрытий Многоковшовый погрузчик, ас- фальтоукладчик, снегопогрузчик Многоковшовые и одноковшовые погрузчики, снегопогрузчик Автогрейдеры, грейдер-элева- тор, погрузчи- ки. Бульдозер Автогрейдер
46 Бородачев и др.
304
722
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ
Марка и тип двигателя Число цилиндров и их расположения \ Ход \ поршня \ в мм Диа- \ метр \ цилинд-\ ра в м у Мощность вл. с. Число оборотов коленчатого ва- ла в минуту Удельный рас- ход топлива в г/э. л. с. ч. Вес в кг Габаритные размеры (длина X шири- на X высота) в мм
АМ-01 * четырех- тактный 6 130/140 120 1600 175 900 1719x798x1086
Д-130 (с турбо- наддувом) * че- тырехтактный 4 145/205 135 1050 175 1900 1747x980x1500 Автомобиль
Я АЗ-206 двух- тактный 6 108/127 180 2000 205 Необхо- димо сни- зить 1060 1400x847x1020
ЯМЗ-236 * четы- рехтактный 6 130/140 180 2100 170 800 1012x1006x1155
ЯМЗ-238 * четы- рехтактный 8 130/140 240 2100 170 1000 1217x1006x1155
ЯМЗ-240 * четы- рехтактный 12 130/140 360 2100 170 1300 1370x1006x1155 Т ранспорт
Д-6 четырех- тактный 6 150/180 150 1500 185 1300 1778x799x1169
Д-12 четырех- тактный 12 150/180 300 1500 185 1800 1863x1052x1071
М-601 * четырех- тактный 12 180/200 400— 1200 1000—1800 Не ( 190 олее 1400 2680x1205x1203 Карбюраторные
Дружба-60 * двухтактный 1 48/52 3 4800 500 6 180x250x350
УД-15 * четырех- тактный 1 72/54,5 4 3000 320 30 225x445x530
Д-300 двухтакт- ный 1 74/68 6,5 3000 375 29 370x402x620
УД-25 * четы- рехта ктиый 2 72/54,5 8 3000 320 55 445x445x530
* Наиболее пригодны для использования на строительны? и дорожных машинах.
П р и м е ч а и и я: 1. Двигатели ЯМЗ-236, ЯМЗ-238 , ЯМЗ-240, Д-12 и М-601 име
ТРАКТОРЫ И ДВИГАТЕЛИ
723
Продолжение табл. 26
Мото- ресурс в ч Системы Пусковое устройство Муфта сцепления Применение
охлаж- дения воздухоочистки
4000 Жидкост- ная Центробежно- инерционная, маслокоитакт- ная, фильтрую- щая Пусковой дви- гатель с электро- стартером Сухая одноди- сковая, постоян- нозамкнутая Автогрейдер каток
4000 ные диз То же ели То же То же Сухая двухди- сковая, постоян- нозамкнутая Виброукладчик
10С0 » Масляно-инер- ционная Электростартер Сухая одноди- сковая, постоян- нозамкиутая Самоходный скрепер
3000 » То же » То же Специальное агрегатное шасси
3000 » » » Сухая двухди- сковая, постоян- нозамкнутая Автогрейдер, каток
3000 ные диз » ели » » Автогрейдер
1500 » Инерционная циклонного типа Эле ктростартер, воздухопуск Сухая одноди- сковая, непо- стояннозамкну- тая Автогрейдеры. Роторный снего- очиститель
1500 » Т о же То же Сухая двухди- сковая, непо- стояннозамкну- тая Грунтосмеси - тельная машина Снегоочистители роторные карбюраторные двигатели
1500 двигате ли » » Отсутствует Фрезерно-ротор- ный снегоочи- ститель, само- ходный скрепер
750 Воздуш- ная Фильтр прово- лочный-сетча- тый Ручное Автоматическая, це нтробежная Мотоперфорато- ры, мотобетоно- ломы
3000 То же Масляно-ииер- цнонная » То же Виброкаток
700 » Фильтр сетча- тый, проволоч- ный » Отсутствует Бетоносмесители, виброплиты
3000 » Масляно-инер- ционная » Автоматическая, центробежная Виброкаток, виброплиты
ют V-образное расположение цилиндров.
46*
СПРАВОЧНИК КОНСТРУКТОРА
ДОРОЖНЫХ МАШИН
Редактор издательства Л. И. Суворина
Технический редактор А. Ф. Уварова
Корректоры А. П. Озерова и Г. А. Уранова
Переплет и супер-обложка
художника А. Д. Михайлова
Сдано в производство 31/111 1965 г. Подписано
к печати 8/Х 1965 г. Т-11190 Тираж 7000 экз.
Печ. л. 45,5 (1 вкл.). Бум. л. 22,75.
Уч.-изд. л. 57,0 Формат 60Х 90710
Темплан 1965 г. № 100 Цена 3 р. 04к. Зак, № 304
Издательство «МАШИНОСТРОЕНИЕ»,
Москва, Б-66, 1-й Басманный пер., 3.
Ленинградская типография № 6 Главполнграф-
прома Государственного комитета Совета
Министров СССР по печати
Ленинград, ул. Моисеенко, 10
ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ
Стр. Строка Напечатано Должно быть
11 15-я снизу напорная нагорная
43 Табл. 4, 369 469
9-я графа, 2-я сверху
. 60 Табл. 29, 120 160
6-я графа, 4-я сверху 1 1
123 26-я снизу 2 = л= 2 к-т/т
127 пг=1 т~1
18-я сверху Г-см3 Г/см3
258 Табл. 2, 1-я сверху схватывающая охватывающая
328 11-я снизу рис. 15 рис. 12
354 Табл. 12, 13-я графа м ММ
378 4-я сверху винтовой где пары винтовой пары; где
388 Табл. 25, 1-я графа, 4-я снизу Халельштенн Хагельштейн
397 Табл. 27, 1-я графа, 9-я сверху м ММ
418 4-я снизу (О а>в
441 24- я » L
442 4-я, 8-я W ОУ
и 16-я сверху
442 22-я сверху К А%
442 Рт 100Рт
100 —А 100—к
Справочник конструктора дорожных машин. Заказ 304.
u
|£)Ь (о [Cii>)
£
правочник
конструктора
CH
Ss
— -яшякш—лмшммамшммнт.
ДОРОЖНЫХ
МАШИН