Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Асфальтоукладчики. Конструкция и расчет

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 08.05.2013. Год: 2012. Страниц: 54. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


А.В. Лещинский, С.Н. Иванченко


Асфальтоукладчики. Конструкция и расчет


 
ВВЕДЕНИЕ
Уровень развития и техническое  состояние дорожной сети оказывают  значительное влияние на экономическое  и социальное развитие страны. Надежные транспортные связи способствуют повышению эффективности использования основных производственных фондов, вовлекаются в хозяйственный оборот ресурсы отдельных регионов, создаются условия для развития экономики и экономии общественного времени.
Бурно развивающийся процесс  автомобилизации в нашей стране, рост объемов перевозок и их дальности, повышение скоростей движения требуют совершенствования конструкций дорожных одежд и развития сети автомобильных дорог.
Строительство автомобильной  дороги состоит из отдельных технологических процессов, выполняемых в определенной последовательности и требующих больших затрат материальных и трудовых ресурсов.
В последнее  время произошли значительные изменения  в технологии устройства асфальтобетонных покрытий. Увеличена толщина укладываемого  слоя, что улучшает условия структурообразования при уплотнении благодаря сохранению высокой температуры в течение более длительного времени. Укладка асфальтобетонной смеси на большую ширину уменьшает количество продольных стыков, что улучшает качество и долговечность дорожных покрытий, упрощает и удешевляет их сооружение.
Чтобы успешно решить поставленные задачи, необходимо технически оснастить строителей автодорог, обеспечить их высокопроизводительной дорожной техникой.
В предлагаемом учебном пособии приведены сведения по конструкции, теории, расчету основных узлов и эксплуатационных параметров асфальтоукладчиков.
 

1. НАЗНАЧЕНИЕ И  ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
        АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКОВ
 
Асфальтоукладчики предназначены для сооружения оснований и покрытий из битумоминеральных и асфальтобетонных смесей при строительстве и ремонте магистральных и городских автомобильных дорог, тротуаров, площадей и аэродромов.
В настоящее  время применяется три типа асфальтоукладчиков: прицепные, полуприцепные и самоходные.
Прицепные асфальтоукладчики выпускаются для работы на базе автосамосвалов и являются машинами цикличного действия (табл.1.1).
Таблица 1.1.
Техническая характеристика прицепных 
асфальтоукладчиков
 
параметры
Значения основных параметров
оборудования фирм (стран)
  Laidinger
(Германия)
Richier
(Франция)
Good Roads
(США)
Layton H-500
(США)
Gatesleben
(Германия)

Ходовая часть

Колесная
Ползунковая
Колесная
Гусеничная
Ползунковая
Производительность, т/ч
60
50
-
-
40
Емкость бункера, м3
-
-
-
1.5
1,4
Ширина укладываемой полосы, м
2,5...3,75
до 3,5
до 3,5
2,4...3,6
1,8; 2,0; 2,5
Толщина укладываемого слоя, см
-
-
-
25
-
Масса, т
1.0
1.16
-
1.1
0,8
Габаритные 
размеры, мм:
         
длина
2 400
-
-
1 800
2 000
ширина
1 500
-
-
2 400
2 630
высота
1 250
-
-
1 200
1 230

 
Для того, чтобы асфальтоукладчик подготовить к работе, необходимо  установить требуемую ширину укладываемой полосы и толщину слоя асфальтобетона и затем соединить его с автосамосвалом с помощью сцепного устройства. Автосамосвал поднимает кузов и перегружает смесь в бункер укладчика, и далее в процессе укладки асфальтоукладчик перемещается автосамосвалом. После опорожнения бункера автосамосвал останавливается, и асфальтоукладчик перецепляется к следующей машине     Достоинством этих машин является простота конструкции, а недостатком - невысокая производительность из-за потерь времени на смену самосвалов.
Полуприцепные асфальтоукладчики  выпускаются в качестве рабочего оборудования к тракторам и автогрейдерам (табл. 1.2).
Таблица 1.2.
Техническая характеристика полуприцепных 
асфальтоукладчиков
 
Значения основных параметров
оборудования фирм (стран)
  Волгодонский ОЭЗ
(Россия)
Брянский завод дорожных машин
(Россия)
Ulrih
(США)
Модель, индекс
СД-406
СД-408
ДС-175
-
1
2
3
4
5
Базовый тягач
Т-150К
ДТ-75
Т-150 КА
Бульдозер, автогрейдер
Ходовая часть
Колесная
Гусеничная
Колесная
Колесная
Производительность, т/ч
100
100
100
-
Вместимость
бункера, т
8
(бездонный бункер)
6
8
(бездонный бункер)
2
Ширина укладки, м
3,5 и 3,75
3,5 и 3,75
3,0; 3,5; 4,0; 4,5
2,4...4,8
Толщина укладываемого слоя, см
3...8
до 12
до 25
до 50
Скорость:
       
рабочая, м/мин
-
5,5...16,5
1,87...3,34
-
транспортная, км/ч
-
4,8
до 25
-

Окончание табл.1.2.
Масса, т
5,5
12,0
12,5
-
Габаритные размеры, мм:
       
длина
9 750
7 400
-
-
ширина
3 620
3 650
-
-
высота
3 165
3 000
-
-

Эти машины производительнее прицепных, так как работают как единое целое и нет затрат времени на смену тягача.
Самоходные  асфальтоукладчики являются машинами непрерывного действия, обеспечивают безостановочную укладку и достижение требуемого качества асфальтобетонных покрытий (табл. 1.3). Этим объясняется широкое многообразие существующих моделей и преимущественное использование самоходных асфальтоукладчиков.
 
Таблица 1.3.
Техническая характеристика самоходных
асфальтоукладчиков стран  СНГ
 
Значения основных параметров асфальтоукладчиков фирм (стран)
Модель, индекс
Николаевский завод «Дормаш»
(Украина)
Вышневолоцкий ОЭЗ
(Россия)
Брянский завод ДМ
(Россия)
АО «СиММ»
(Россия)
1
2
3
4
5
Модель, индекс
ДС-143А
ДС-173
ДС-179
СД-404Б
ДС-181
ДС-191
Ходовая часть
Гусеничная
Колесная
Гусеничная
Колесная
Колесная
Колесная
Производительность, т/ч
170
250
250
200
250
250
Вместимость
 бункера, т
10
12
12
12
12
12
Тип рабочего органа
Составной
Раздвижной
Раздвижной
Составной
Раздвижной
Раздвижной
Тип привода хода
Механич.
Гидравлич.
Гидравлич.
Механич.
Гидравлич.
Гидравлич.
Ширина укладки, м
3,0…4,5
3,0…7,0
3,0…7,0
3,0…7,5
3,0…7,5
3,0…4,5
Толщина укладываемого слоя, см
до 20
до 30
до 30
до 30
до 30
до 30
Скорость:
           
рабочая, м/мин
1,58…8,57
1…37
1…14
до 15
до 15
до 15
транспортная, км/ч
0,95
до 15,8
0,3…4,6
до 15
до 15
до 15

Окончание табл.1.3.
2
3
4
5
Мощность двигателя, кВт
44
77
77
77
77,2
70
Масса, т
13,0
17,3
17,6
17,3
20,0
19,4
Габаритные 
размеры, мм:
           
длина
5 250
6 200
6 115
6 425
7 220
7 200
ширина
3 150
3 150
3 150
3 160
3 420
3 420
высота
3 300
3 600
3 595
3 500
2 810
2 810

 
Таблица 1.4.
Техническая характеристика самоходных
асфальтоукладчиков фирмы Vogele (Германия)
 
Основные 
параметры
Значения основных параметров
асфальтоукладчиков
Модель, индекс
Супер 1500/1502
Супер 1800/1804
Супер 2000
Супер Бой
Ходовая часть
Гусеничная / колесная
Гусеничная / колесная
Гусеничная / колесная
Гусеничная
Производительность, т/ч
3500
600
800
50
Вместимость
бункера, т
12
13
15
3,5
Тип рабочего органа
Раздвижной
Раздвижной
Раздвижной
Раздвижной
Тип привода хода
Гидравлич.
Гидравлич.
Гидравлич.
Гидравлич.
Ширина укладки, м
2,0...6,0
2,5...9,0
3,0...12,0
1,0...2,6
Толщина укладываемого  слоя, см
до 25
до 30
до 30
 до 15
Скорость:
       
рабочая, м/мин
до 15
до 15
до 18
до 15
транспортная, км/ч
до 4,5/20
до 4,5/20
до 3,6
до 2,8
Мощность двигателя, кВт
51
121
160
28
Масса, т
14,5
18,9
25,5
4,7
Габаритные размеры, мм:
       
длина
5 470
5 605
5 800
4 500
ширина
3 200
3 255
3 975
2 700
высота
3 630
3 635
3 685
1 940

Каждый тип асфальтоукладчиков имеет экономически целесообразную область применения, определяемую требованиями и условиями строительства.
Выбор типа асфальтоукладчика зависит  от темпа строительства, толщины  и ширины укладываемого слоя, объема и фронта работ и др. [11] (рис. 1.1).
Анализ графика  показывает, что при небольших  объемах работ до V1 экономически целесообразно укладывать асфальтобетонную смесь вручную, при объеме работ от V1  до V2   - прицепными и полуприцепными укладчиками, а при больших объемах - самоходными асфальтоукладчиками. Этим объясняется параллельное развитие конструкций всех типов машин.
 

Рис.1.1. Зависимость  стоимости укладки 1 м покрытия С
              от объема работ V:
1-укладка вручную; 2-при работе прицепными и
полуприцепными  укладчиками; 3-при работе самоходными
              асфальтоукладчиками
 
По главному параметру - производительности - самоходные асфальтоукладчики делят на легкие - до 75 т/ч, средние - 75...150 т/ч, тяжелые - 150...300 т/ч и сверхтяжелые - свыше 300 т/ч.
По типу ходовой  части асфальтоукладчики разделяют на гусеничные, колесные и комбинированные.
Гусеничное ходовое оборудование малочувствительно к неровностям, оказывает небольшое давление на основание, что особенно важно при передвижении по свежеуложенному асфальтобетону. Гусеничное ходовое оборудование отличают высокая маневренность и большое тяговое усилие. Недостатки--большая металлоемкость и стоимость, быстрый износ, малая транспортная скорость, а также возможность повреждения покрытия при крутых разворотах.
Наибольшее  применение нашли двухопорные (двухгусеничные) асфальтоукладчики, некоторые фирмы (например, модель «Gross» фирмы «Linnhoff», Германия) выпускают трехопорные и даже четырехопорные широкозахватные модели со всеми ведущими гусеницами (модель  «Auto-grade» фирмы «Constraction Machinery Inc», США) [11].
Колесные асфальтоукладчики наряду с гусеничными нашли самое широкое применение. К преимуществам колесных машин относят более высокую транспортную скорость (до 20 км/ч) и другие, исходя из недостатков гусеничных. Колесные асфальтоукладчики бывают двухосные (с одной ведущей осью), трехосные (с одной или двумя ведущими осями) и четырехосные (с двумя ведущими осями).
Комбинированные асфальтоукладчики имеют в качестве рабочего хода - гусеницы, а в качестве транспортного хода - пневматические колеса (например, модель 879В фирмы «Barber-Greene», США; модель NF35B фирмы «Niigata», модели 205 и 304 фирмы «Sakai Works Co.», Япония и др.). Укладчики этого типа имеют выдвижные пневмоколеса для транспортировки в прицепе к автосамосвалу со скоростью до 20 км/ч, а в рабочем режиме сохраняются все преимущества гусеничного ходового оборудования.
"Строительные  нормами и правилами" дороги, в зависимости от их значения, подразделяют на пять категорий. Кроме того, приняты две категории для подъездных дорог промышленных предприятий. Ширина проезжей части дорог составляет 4,5; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0; 11,0; 11,25; 15,0 м и более.
Асфальтоукладчики оборудуются рабочим органом, ширина которого от минимальной до максимальной может принимать значения, кратные ширине проезжей части.
По данным, полученным от проектных организаций [6], наибольшие объемы работ приходятся на укладчик с шириной рабочего органа 4,5 м (рис. 1.2). Поэтому целесообразность создания такой машины не вызывает сомнений. С целью повышения производительности необходим также выпуск машин с шириной рабочего органа до 7 и 9 м. Создание более мощных машин с шириной рабочего органа до 11...12 м нецелесообразно из-за малых объемов работ при этих значениях ширины.
Эти выводы подтверждаются данными о потребности дорожно-строительных организаций в гусеничных и колесных укладчиках (рис.1.3), свидетельствующими о том, что основная потребность приходится на гусеничные укладчики с шириной рабочего органа 6...7 м.
 

Рис.1.2. Относительные  объемы работ К,
приходящиеся  на асфальтоукладчик с условной
                шириной В рабочего органа
 

Рис.1.3. Потребность N дорожно-строительных
организаций в  асфальтоукладчиках с различной  шириной В рабочего органа:
колесный ход; - - - гусеничный ход.

 
Анализ показывает [6], что для удовлетворения потребностей дорожно-строительных организаций и выполнения планируемых объемов работ парк асфальтоукладчиков должен состоять из 32 % гусеничных машин с шириной рабочего органа до 4,5 м; 50 % колесных машин с рабочим органом шириной до 7 м и 18 % гусеничных машин  с шириной рабочего органа до 9 м.
 


2.УСТРОЙСТВО  И РАБОТА АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКА
 
Асфальтоукладчики предназначены для приема асфальтобетонной смеси из транспортных средств, распределения по дорожному основанию и предварительного уплотнения. Смесь нужно не только распределить слоем заданной толщины, но обязательно выдержать поперечный и продольный профили дорожного покрытия.
Самоходный  гусеничный асфальтоукладчик состоит из ходового оборудования и рабочего органа. Гусеничное оборудование обеспечивает передвижение машины, прием и распределение асфальтобетонной смеси. Рабочий орган представляет собой группу уплотняющих и выглаживающих механизмов.
Все агрегаты и  механизмы асфальтоукладчика собраны на верхней и нижней рамах (рис.2.1).
К нижней раме 13 шарнирно навешены гусеничные тележки 11.
На верхней  раме 5 расположены: двигатель 23, коробка передач 21, гидромуфты 22, система управления 4, гидросистема 10, пульт управления 6, пульт поворотный 3, электрооборудование 7, сиденье 2 и тент 8.
На нижней раме расположены: бункер 12, питатели 24, шнеки 19 и промежуточные валы приводов хода, питателей и шнеков.
 Все агрегаты  и механизмы закрыты шумоизоляционными капотами 9, облицовками и настилами 20.
Рабочий орган  с помощью лонжеронов  шарнирно соединен с нижней рамой 4 и состоит из выглаживающей плиты 15, трамбующего бруса 17 с приводом 18, регулятора толщины укладываемого слоя смеси 1, регулятора профиля 16 и механизма обогрева плиты 14.
 

Рис.2.1. Асфальтоукладчик гусеничный
 
Работает асфальтоукладчик следующим образом (рис.2.2). Асфальтобетонная смесь из кузова автосамосвала 1, перемещаемого во время выгрузки толкающим усилием роликов 2 укладчика, выгружается в приемный бункер 3. Из бункера смесь через регулируемое разгрузочное отверстие 5 у дна бункера подается скребковыми питателями 4 на дорожное полотно. Количество поступающей из бункера смеси регулируется положением заслонки 11, устанавливаемой на различной высоте регулировочными винтами 10.
 

Рис.2.2. Технологическая схема асфальтоукладчика

 
Смесь на дорожном полотне распределяется по всей ширине винтовыми конвейерами 6, уплотняется и выравнивается трамбующим брусом 7 и выглаживающей плитой 8. Для получения заданного поперечного профиля (плоского горизонтального, одно- или двухскатного) выглаживающая плита по длине разделена на две части, соединенные внизу шарниром, а сверху - винтовой стяжкой.
Толщину укладываемого  слоя смеси по всей ширине регулируют, поднимая или опуская края выглаживающей плиты с помощью винтов регулятора толщины 9.
Для изменения  ширины укладываемой полосы предусмотрены уширители распределительных шнеков, трамбующего бруса и выглаживающей плиты.
Асфальтоукладчики оборудованы системой автоматического регулирования, которая обеспечивает контроль и регулирование продольного профиля и поперечного уклона поверхности укладываемого покрытия. Ровность покрытия создается с помощью натянутого стального каната или бордюра, а также поверхности основания или покрытия соседней полосы.
 


3.РАСЧЕТ  ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МАШИНЫ
 
Задание на проектирование асфальтоукладчика включает следующие  исходные данные: тип движителя; конструктивно-расчетную  производительность  Па, т/ч; ширину укладки В, м; толщину укладываемого слоя h, см; наибольшую транспортную скорость машины  vmax, км/ч; температуру укладываемой смеси t0; коэффициент уплотнения смеси Ку; дальность возки смеси самосвалами L, км; тип дороги, по которой транспортируется смесь от смесительной установки.

Рис.3.1. Схема для расчета основных параметров
асфальтоукладчика
 
    Расчет основных технологических
параметров
 
В технологическом  расчете в первую очередь определяется количество асфальтобетонной смеси, которое должно загружаться в приемный бункер укладчика, т:
             ,                    (3.1)                              
где tм - время от момента освобождения от смеси предыдущего автосамосвала до начала разгрузки следующего при "подпоре" самосвалов (при хорошей организации работ), tм=2.0...2,5 мин.
     Геометрическая  емкость приемного бункера равна,  м  [12]:
             ,                     (3.2)                                    
где Кн  - коэффициент наполнения бункера, Кн = 0,6... 0,7 ;  ?1 - насыпная объемная масса асфальтобетонной смеси, ?1 =1.8 т/м3.
Рабочая скорость передвижения асфальтоукладчика при  непрерывном движении машины определяется, м/мин:
            ,                     (3.3)                                
где ? - объемная масса уложенной смеси, ?=2,0  т/м3.
На асфальтоукладчиках выглаживающие плиты применяются статического действия и вибрационные. В случае работы трамбующего бруса с виброплитой воздействие плиты от установленного на ней вибратора практически не оказывает влияния на увеличение плотности асфальтобетонной смеси после воздействия трамбующего бруса, но способствует улучшению качества поверхности уплотненного покрытия. Было установлено [9], что при работе трамбующего бруса со статической плитой при скорости передвижения асфальтоукладчика более 5,5 м/мин появляются разрывы на поверхности покрытия. Применение виброплит позволяет увеличить скорость передвижения укладчика до 8 м/мин.
Для подачи асфальтобетонной смеси из приемного бункера к  распределительным шнекам обычно применяют два скребковых питателя. Скорости движения цепей питателей синхронизированы со скоростью передвижения укладчика. Суммарная производительность питателей должна быть равна 1,5 Па. Для регулирования количества смеси, подаваемой питателями к шнекам, служат заслонки.
Питатели подают асфальтобетонную смесь к двум распределительным  шнекам, наибольшая производительность каждого из которых должна быть равна производительности скребкового питателя:
             .                    (3.4)                                    
 
    Выбор грузоподъемности и необходимого
     количества автосамосвалов
 
Эффективность работы асфальтоукладчика в значительной степени зависит от правильной организации транспортирования асфальтобетонной смеси.
Количество асфальтобетонной смеси,  загружаемое в приемный бункер укладчика, определяется по формуле (3.1), в соответствии с которым  по табл.3.1. выбирается автосамосвал грузоподъемностью близкой или кратной этому количеству.
Число автосамосвалов для безостановочной работы асфальтоукладчика определится
              ,                      (3.5)      
где Пс  - производительность автосамосвала, подвозящего асфальтобетонную смесь со смесительной установки к укладчику, т/ч;
              ,                     (3.6)     
где  gc - грузоподъемность самосвала, т; Tц  - время цикла, мин.
                          (3.7)                     
где tгр - время загрузки кузова автосамосвала асфальтобетонной смесью, мин;  tм  - см. формулу (3.1).

Ориентировочно можно рассчитать

               ;
 tв - длительность разгрузки кузова автосамосвала, мин, tв=1.5...2,0 мин; L - дальность возки асфальтобетонной смеси, км; vср - средняя скорость движения автосамосвала, км/ч (табл.3.2).
Таблица 3.1.
Техническая характеристика автомобилей-самосвалов
 
Параметры

Марки    машин

  ГАЗ-3507
ЗИЛ-4505
МАЗ-5549
КамАЗ-5511
КрАЗ-25651
КрАЗ-6510
1
2
3
4
5
6
7
Грузоподъемность, т
4,0
6,0
8,0
10,0
12,5
13.5
Масса снаряженного автомобиля, т
3,84
4,91
7,23
8,85
10,85
11,1
Полная масса, т
7,99
11,13
15,37
19,00
23,51
24,68
Колесная 
формула
4х2
4х2
4х2
6х4
6х4
6х4
База, мм
3700
3300
3400
2840+
1320
4080+
1400
4080+
1400
Колея, мм:
           
передних колес
1630
1800
1970
2026
1970
2030
задних колес
1690
1790
1900
1856
1920
1825
Мощность  двигателя, кВт
77,2
110
132,4
154
176
176
Кузов:
           

Окончание таблицы 3.1.
1
вместимость, м3
5,0
3,8
5,1
6,6
6,0
8,0
Направление
разгрузки
На три  стороны
Назад
Назад
Назад
Назад
Назад
Время опрокидывания, с
15
15
15
19
20
20
Габаритные  размеры. Мм:
           
Длина
6170
6980
5785
7140
8110
8290
ширина
2500
2500
2500
2500
2575
2472
высота
3086
2525
2785
2700
2835
2726

 
Таблица 3.2.                                                                
  Значения  скоростей движения автосамосвалов
     по  дорогам с разным видом покрытия 
 
 
Тип дороги
Средняя расчетная  скорость движения, км/ч, при дальности возки
1
2
3
4
5
6
7
    0,5
1,0
2,0
3,0
5,0
Асфальтовые, бетонные
I
20
25
35
35
35
Щебеночные, гравийные
II
18
22
30
30
30
Булыжная мостовая
III
16
20
27
27
27
Грунтовые
IV
15
17
25
25
25

Примечание: При  движении в городских условиях скорость для всех машин принимается 19 км/ч.
 


4. ПРИЕМНОЕ  УСТРОЙСТВО УКЛАДЧИКА
 
Приемные устройства предназначены для приема асфальтобетонной смеси из автотранспортных средств. К ним относят упорную балку с толкающими роликами и бункер.
 
4.1. Упорная  балка
 
Так как прием  материала из автосамосвалов производится без остановки асфальтоукладчика, последний толкает перед собой разгружающийся автосамосвал, упираясь в колеса упорными балками с толкающими роликами. Упорная балка (рис.4.1.) представляет собой присоединенный к нижней раме 1 укладчика металлический брус 2, к которому спереди на проушинах 3 крепятся два толкающих ролика 4, расположенных по осям задних колес 5 автосамосвала.
В конструкциях современных асфальтоукладчиков применяют  поворотные упорные балки, шарнирно укрепленные на нижней раме. Это объясняется тем, что направление движения укладчика не всегда совпадает с направлением движения автосамосвала, например, при его подъезде к укладчику или на закруглениях дороги.
 При жестком  закреплении упорной балки в  контакте с колесами автосамосвала находится один толкающий ролик, возникает несимметричная нагрузка на раму, разворачивающая укладчик, машину трудно удержать по курсу, что ведет к нарушению ровности покрытия.
Благодаря установке  поворотной балки оба толкающих ролика нагружаются равномерно, облегчается управление асфальтоукладчиком и отпадает необходимость в дополнительном маневрировании автосамосвалов при подъезде к укладчику.
 

Рис. 4.1. Схема  работы поворотной упорной балки
                 асфальтоукладчика
 
Асфальтоукладчик может  работать с автосамосвалами разной грузоподъемности, поэтому при проектировании упорной балки желательно предусмотреть возможность регулировки расположения толкающих роликов по высоте. Различие же в размерах колеи задних колес автосамосвалов учитывается выполнением толкающих роликов достаточной длины.
Анализ существующих в  мире конструкций асфальтоукладчиков [11] позволяет рекомендовать следующие параметры упорной балки (рис.4.2):
- длину упорной балки Bу - 2 300 мм;
- длину толкающего ролика bр - 650 мм;
- диаметр толкающего ролика dр - 90...1 200 мм;
- расстояние от оси  ролика до дороги hр - 350... 430 мм.

Рис.4.2. Схема  к определению основных параметров
                   упорной балки                           
 
4.2. Бункер
 
Бункер асфальтоукладчика, предназначенный для приема материалов непосредственно из кузова автосамосвала, служит для накопления материала и обеспечения непрерывной работы укладчика с заданной производительностью.
Таким образом, бункер согласует  цикличную подачу асфальтобетонной смеси с непрерывной ее укладкой в покрытие.
Приемные бункеры бывают двух типов: с активными питающими  органами - питателями, и не имеющие  питателей - бездонные, у которых днищем бункера служит основание дороги.
На самоходных асфальтоукладчиках нашли применение бункеры с питателями (рис.4.3).

Рис.4.3. Бункер
 
Бункер асфальтоукладчика  образован передними cтенками рам, левой 2 и правой 6 боковинами, а дном служат стальные листы, закрепленные на раме на всю ее длину. По этим листам асфальтобетонная смесь перемещается скребковыми питателями из передней в заднюю часть машины.
Заслонки бункера 3 и 5 шиберного типа, установлены на передней стенке верхней рамы, перемещаются винтами 4 и служат для регулирования количества смеси, подаваемой к распределительным шнекам.
Поворачиваемые гидроцилиндрами  боковины облегчают поступление смеси на питатели и ликвидируют ручной труд по очистке боковых стенок.
Геометрическая емкость  приемного бункера определяется по формуле (3.2).
Ширина бункера Bб (рис.4.4) не зависит от типа асфальтоукладчика, а определяется габаритными размерами автосамосвала (табл.3.1) и назначается в пределах 2,8...3,2 м.
Ширина боковин bб составляет 0,6...1,0 м в зависимости от принятой ширины скребкового транспортера.
Угол наклона  нижней части боковин jр составляет 15...18°, при подъеме угол наклона нижней части боковин jв составляет 50...55°.  
Высота задней стенки бункера h в существующих моделях машин составляет 0,55...0,80 м, а высота передней стенки hп находится в пределах 0,47...0,65 м (большие значения для более тяжелых машин).
Задавшись значениями вышеперечисленных геометрических параметров бункера, можно подсчитать его длину следующим образом. Геометрическая емкость бункера равна (рис.4.4):
                ,
или в развернутом виде:
        (4.1)
отсюда 
  .
 Подставляя в (4.1) значения V, вычисленные по формуле (3.2), можно определить значение lб. В существующих конструкциях асфальтоукладчиков длина бункера изменяется в пределах 1,1...1,3 м (укладчики легкого типа), 1,5 м (среднего типа) и до 2,0 м (тяжелые укладчики). Если при расчете по формуле (4.1) длина бункера получилась более приведенных рекомендаций, следует увеличить высоту стенок бункера и повторить расчет.
 

Рис.4.4. Схема  к определению основных
параметров приемного  бункера
 
Для всех моделей длина  бункера составляет примерно 0,5 длины ходовой части (без рабочих органов) [11].
Высота боковых стенок бункера от основания     определяется разгрузочной высотой  кузова автосамосвала (нижней кромки заднего борта при поднятом кузове) и составляет около 0,5 м.
 
4.3. Питатель
 
Наибольшее распространение  получили асфальтоукладчики с двухсекционными питателями, работающими по принципу погруженных скребков.
Скребковый  питатель (рис.4.5) получает крутящий момент от приводной звездочки 7 на ведущие звездочки 1, установленные на приводном валу 5, вращающемся в подшипниковых опорах 6. Тяговые цепи 2 натянуты с помощью винтового натяжного устройства 3 между ведущими звездочками 1 и натяжными колесами 8.

Рис.4.5. Питатель
На цепях  закреплены скребки 4, которые при работе питателя скользят по стальным листам днища бункера и, находясь в погруженном состоянии, транспортируют асфальтобетонную смесь из бункера к распределительным шнекам. Нижняя ветвь тяговой цепи проходит под днищем бункера.
Ведомый вал  размещается в передней части  приемного бункера под передней стенкой, ведущий вал со звездочками 1 - в задней части рамы асфальтоукладчика.
Использование тяговых цепей с большим шагом и стесненные условия для размещения скребкового конвейера требуют применения звездочек с малым количеством зубьев (от 4 до 8). На натяжном валу вместо звездочек обычно применяются гладкие колеса 8, по которым обкатывается тяговая цепь 2.
В качестве тяговых цепей используются специальные цепи с большим разрывным усилием с шагом от 62,8 до 106 мм. Желательно применение разборных цепей, позволяющих быстрее устранить поломки во время эксплуатации асфальтоукладчиков.
Натяжное устройство питателя 3 состоит из специальных винтов с гайками, общий ход натяжного винта составляет до 1,5 шага цепи.
Скребки 4 питателя вставляются между звеньями тяговых цепей и по концам закрепляются шплинтами или крепятся болтами с потайными головками.
Скребки и наконечники  скребков изготавливаются из кованой стали с повышенной износостойкостью.
Днище питателя изготавливают из листовой износоустойчивой стали толщиной 8...12 мм.
На всем протяжении питателя тяговые цепи имеют козырьки, ограждающие их от попадания асфальтобетонной смеси. В бункере козырьки крепят на шарнирах для облегчения доступа к тяговым цепям.
Основным параметром скребкового питателя является производительность. Суммарная производительность питателей должна быть 1,5Па.
Анализ существующих моделей асфальтоукладчиков [11] показывает, что длина скребков lс (рис.4.6) находится в пределах 450...760 мм и зависит от ширины днища бункера (см. раздел 4.2).

Рис.4.6. Схема  к определению основных параметров
скребкового питателя:
а - схема питателя; б - схема скребка
 
Учитывая, что высота подъема заслонки не должна превышать hз?0,3lп, можно определить скорость движения скребков, м/мин:
           ,                (4.2)                                         
где Kv - коэффициент скорости, Kv=0,8; Kуп - коэффициент, учитывающий уплотнение смеси скребками питателя, Kуп=1,05.
 В существующих  конструкциях асфальтоукладчиков  скорость движения скребков питателя  устанавливается в пределах 6,41...30,11 м/мин.
Шаг тяговой  цепи tц обычно принимается 75...106 мм, а шаг скребков tс равен трех- четырехкратному шагу цепи.
Высота скребков hc равна 20...22 мм, ширина bc    принимается в пределах 45...60 мм (большие значения для более длинных скребков).
Длина питателя Lп в 1,5...2,0 раза больше длины бункера lб, а длина заборной части питателя, находящейся в бункере lпб, составляет 30...50 % от его общей длины.
 
5.РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ  АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ
 
Для распределения  асфальтобетонной смеси по ширине укладываемой полосы применяют плужные, лопастные и шнековые распределители.
Плужные распределители просты по конструкции, но имеют большой вес и габаритные размеры. Ими трудно достигнуть качественной стыковки соседних полос из-за образования "языков" в начале и конце полосы. При работе плужных распределителей отмечается значительное запаздывание в подаче требуемого количества материала при изменении его расхода, что вызывает образование огрехов в покрытии.
Из-за указанных  недостатков плужные распределители применяют в настоящее время только на универсальных укладчиках, в основном для укладки абразивных материалов (песка, щебня, гравия).
Лопастные распределители выполняются в виде распределительной лопасти, которая передвигается возвратно-поступательно в поперечном направлении вдоль направляющей при одновременном перемещении всей машины.
Их достоинства - простота конструкции и надежность в работе. Недостатки относительная сложность привода, необходимость реверса и дополнительные динамические нагрузки при этом.
Эти недостатки ограничивают применение лопастных  распределителей в асфальтоукладчиках. Их применяют в специальных укладчиках, для устройства покрытий из литого асфальта, например, в безбункерных с разгрузкой материала из автосамосвалов непосредственно на основание.
Фирмой «Vogele» (Германия) создана машина для горячего восстановления асфальтобетонного покрытия на месте. С асфальтоукладчика "Супер 1700" сняты бункер, питатели и распределительные шнеки, на их месте установлена цистерна для сжиженного газа, разогреватель покрытия, многозубчатый рыхлитель и лопастной распределитель.
Шнековые распределители получили наибольшее применение в асфальтоукладчиках, так как они просты, компактны, эффективны и надежны в работе.
Шнековый распределитель (рис.5.1) представляет собой симметричную относительно продольной оси асфальтоукладчика конструкцию.
К задней стенке нижней рамы 19 прикреплены кронштейны 7, в которых на биметаллических втулках 16, служащих подшипниками скольжения, вращаются промежуточные валы 14. На валах с обоих концов на шпонках насажены звездочки 12, передающие вращение цепями 11 на валы 13 шнеков, вращающиеся в биметаллических втулках 9, установленных в кронштейнах 2. Цепная передача закрыта корпусом 10.
На валах 13 болтами 3 с гайками 4 и шайбами 5 закреплены секции шнеков 6, 8 и 15.
Шнек состоит из левых  секций 1, 6 и 8, соединенных между собой, имеющих правую навивку винта и самостоятельный привод, и зеркально расположенных правых секций, имеющих левую навивку и также самостоятельный привод.
В зависимости от требуемой  ширины укладываемой полосы можно включать один или оба шнека, убирать или ставить уширительные секции 1 и 18.
 

Рис.5.1. Распределительный шнек
 
Шнековые распределители работают не в жестком кожухе, а  в призме материала, расположенной  в шнековой камере, образуемой передним и задним отражательным щитами и двумя торцовыми щитами. Днищем шнековой камеры служит основание дороги.
На большинстве асфальтоукладчиков устанавливают общий привод шнека  и скребкового питателя (рис.10.1), обеспечивая независимое включение  каждой половины шнека, кинематически  сблокированной с соответствующей секцией скребкового питателя.
Основным параметром шнекового  распределителя является производительность, определяемая по формуле (3.4).
Для шнеков асфальтоукладчиков обычно принимают диаметр шнека Dш равным шагу шнека tш.
Анализ существующих конструкций [11] показывает, что на асфальтоукладчиках в основном устанавливают шнеки трех диаметров: на машинах легкого типа - 250, среднего типа - 300, и тяжелого - 350 мм.
Частота вращения шнека, об/мин 
           ,               (5.1)
где Кпр - коэффициент снижения производительности из-за проскальзывания и прессования материала, Кпр= 0,9...0,95; Кз - коэффициент заполнения сечения,  Кз= 0,7.
В существующих конструкциях асфальтоукладчиков скорость вращения шнеков регулируется в пределах от 30 до 142 об/мин.
Важными с точки  зрения нормальной работы шнека являются координаты расположения шнека в  шнековой камере (рис.5.2).
Анализ существующих конструкций показывает, что координаты расположения шнека в шнековой камере практически не зависят от диаметра шнека Dш.

Рис.5.2. Координаты расположения шнека
в шнековой камере
 
Расстояние  от шнека до основания дороги Hш находится в пределах 210...375 мм, для большинства моделей составляет в среднем около 300 мм.
Расстояние от шнека до отражательного щита рабочего органа Aш, назначаемое в пределах 200...300 мм, составляет в среднем 270 мм.
Расстояние от шнека до переднего щита Сш находится в пределах 200...270 мм, в среднем составляет 240 мм.
Расстояние от шнека до нижней кромки рабочего органа Sш для большинства моделей составляет около 400 мм.
 


6. РАБОЧИЕ ОРГАНЫ
 
Рабочие органы асфальтоукладчика  предназначены для профилировки, предварительного уплотнения укладываемого слоя и отделки его поверхности.
Рабочие органы самоходных асфальтоукладчиков включают отражательный и торцовые щиты, трамбующий брус и выглаживающую плиту (рис.6.1).
Основной сборочной единицей рабочих органов является выглаживающая плита 3, лонжеронами 1 и 10 шарнирно прикрепленная к нижней раме машины. Выглаживающая плита состоит из левой и правой половин, шарнирно соединенных между собой осью 6, что позволяет поворачивать их в вертикальной плоскости.
К лонжеронам крепятся гидроцилиндры 11, предназначенные для подъема рабочего органа в транспортное положение, и гидроцилиндры 12 системы автоматического регулирования ровности укладываемого покрытия.
По краям  плиты находятся регуляторы толщины  укладываемого слоя 2, в средней части расположены механизм обогрева 4 плиты и регулятор поперечного профиля 5. К торцам выглаживающей плиты болтами крепятся уширители 9, а к ним - торцевые щиты 13, служащие для удержания асфальтобетонной смеси в пределах ширины рабочих органов и способствующие формированию боковых кромок покрытия.
На выглаживающей  плите на кронштейнах 24 закреплен привод 8 трамбующего бруса с гидромотором 14, закрытый шумозащитной облицовкой 7. Сзади к плите на консоли 16 крепится настил, по которому обслуживающие асфальтоукладчик рабочие могут переходить с одного края машины на другой.
 

Рис.6.1. Рабочий  орган асфальтоукладчика
 
Трамбующий  брус 17 жестко соединен с шатунами 18 привода, вследствие чего нож 19 совершает возвратно-поступательные вертикальные движения.
К трамбующему  брусу примыкает отражательный  щит 15, защищающий брус от налипания асфальтобетонной смеси. Отражательный щит с помощью оси 21, втулки 22 и гаек 20 и 23 ограничивает горизонтальные перемещения ножа.
 


6.1. Трамбующий  брус
 
Трамбующий  брус предназначен для предварительного уплотнения покрытия и его профилирования с помощью нижней кромки. Привод трамбующего бруса (рис.6.2) состоит из валов 3 и 8, соединенных между собой карданным валом 4. Валы, получающие вращение от гидромотора 9 через ведущий 13 и ведомый 11 шкивы и ремень 12, опираются на подшипниковые опоры 1. Эксцентриковые втулки 7, на шпонках посаженные на валы 3 и 8, сообщают шатунам 2 вращательное движение с заданным эксцентриситетом r. С шатунами связан трамбующий брус 5, вследствие чего он совершает возвратно-поступательные вертикальные движения с размахом 2r.

Рис. 6.2. Привод трамбующего бруса

 
Смазка шатунного  узла производится через масленку 10,а натяжение ремня - с помощью тяги 6.
Трамбующий  брус имеет сменный нож (рис.6.3), выполненный из износостойкой стали. Нижняя кромка ножа специального профиля, позволяющего лучше уплотнять укладываемую смесь [4].
Масса трамбующего  бруса, кг:
          
,                 (6.1)               
где lбр - толщина трамбующего бруса (по оси движения  машины), рекомендуется принимать lбр=0,024...0,035 м.
Эксцентриситет  вала трамбующего бруса, м:
                 .  
Ход трамбующего бруса  для большинства асфальтоукладчиков от 1,6 до 7,0 мм.

Рис.6.3. Трамбующий нож
 
Скорость вращения эксцентрикового вала трамбующего бруса, об/мин:
           .                   (6.3)
Обычно частота колебаний  трамбующего бруса находится в пределах от 1 200 до 2 000 в минуту.
Проведенные исследования [9] позволили установить взаимосвязь между числом уплотняющих воздействий уплотняющего бруса и коэффициентом уплотнения асфальтобетонного покрытия:
           ,                 (6.4)                     
где nбр - скорость вращения эксцентрикового вала трамбующего бруса, об/мин; lпл - ширина выглаживающей плиты (по оси движения машины),м; v - скорость передвижения укладчика, м/мин.
 
6.2. Выглаживающая  плита
 
Выглаживающая плита служит опорой рабочего органа и формирует поперечный профиль, уплотняет укладываемое покрытие и отделывает его поверхность.
Плита состоит  из двух половин 3 (рис.6.1), соединенных между собой шарниром 6 и механизмом регулировки поперечного профиля 5.
Раму 1 плиты (рис.6.4) современных асфальтоукладчиков обычно делают сварной из специальных гнутых профилей.
 Снизу к  раме 1 крепят подошву 2, имеющую гладкую поверхность и обеспечивающую выглаживание верхнего слоя укладываемой смеси. К раме на консоли 3 крепится настил, по которому рабочие перемещаются поперек укладчика.
Для увеличения ширины укладываемой полосы к рамам 1 жестко крепятся уширители 4.
Выглаживающие плиты бывают статического действия и вибрационные.
На каждую половину виброплиты устанавливаются по два вибратора, которые крепят к ее раме. Вибраторы  соединяются между собой карданными валами и имеют гидравлический привод, аналогичный трамбующему брусу.
 

Рис.6.4. Выглаживающая плита
 
Регулятор толщины 2 (рис.6.1) служит для обеспечения заданной толщины укладываемого слоя. Он представляет собой талрепную стяжку (рис.6.5 а), состоящую из винтов 2, 4 и муфты 3. С помощью оси 6 регулятор толщины кронштейном 1 присоединен к лонжерону, а проушиной 5 - к выглаживающей плите. 
При изменении  расстояния между концами плиты  и лонжерона регулятором толщины (рис.6.5 б, в, г) происходит изменение угла наклона плиты. С увеличением этого расстояния толщина укладываемого слоя увеличивается, и наоборот.
 

Рис.6.5. Регулирование  толщины укладываемого   слоя асфальтоукладчиком:
а - регулятор толщины; б - постоянная толщина слоя; в - уменьшение толщины слоя; г - увеличение толщины слоя
 
Регулятор поперечного профиля 5 (рис.6.1) предназначен для установления соответствующего поперечному профилю покрытия угла между правой и левой половинами выглаживающей плиты. Он состоит из двух талрепных стяжек, аналогичных по конструкции регулятору толщины. Оба талрепа соединены цепной передачей для их синхронного вращения при регулировании поперечного профиля.
Механизм  обогрева выглаживающей плиты (рис.6.6) имеет топливный насос 1, приводимый во вращение электродвигателем 2, и подающий топливо по трубопроводу 8 к электромагнитному клапану 3.

Рис.6.6. Механизм обогрева выглаживающей плиты
 
При открытом электромагнитном клапане топливо через форсунку 4 под давлением поступает во внутренний цилиндр 5 горелки, где топливо смешивается с воздухом, нагнетаемым вентилятором 10 через патрубок 9 и воспламеняется от свечи 6. Продукты сгорания через тройник 7 нагнетаются в лабиринтные камеры выглаживающей плиты и нагревают ее.
Основные  параметры выглаживающей плиты определяются следующим образом.
Как уже отмечалось, если рабочая скорость движения асфальтоукладчика менее 5,5 м/мин, то можно применять статическую выглаживающую плиту. При превышении этой скорости, во избежание разрывов на поверхности асфальтобетонного покрытия, следует использовать виброплиту.
 
Массу статической  выглаживающей плиты определяют из выражения, кг [10]:
              ,                  (6.5) где F - площадь поверхности контакта с уплотняемой поверхностью выглаживающей плиты, м:
              ,                       (6.6)
где lпл - ширина плиты (по оси движения машины),             м; t - предельно допустимое напряжение сдвига асфальтобетонной смеси (табл.6.1), Па; с - внутреннее сцепление уплотняемого материала, с=50 000 Па; j  - угол внутреннего трения смеси, j=35°; l - коэффициент, определяемый по формуле
              ,                   (6.7)
где ,                       (6.8)
              ,                 (6.9)
где z - относительная координата, z=0,995; m- коэффициент Пуассона асфальтобетонной смеси, m=0,2; fр - коэффициент трения плиты о рабочую смесь (табл.6.2).
Таблица 6.1
                                                                
     Значения  предела прочности мелкозернистой 
     асфальтобетонной  смеси на сдвиг t, МПа
                        
Относительная плотность
Температура асфальтобетонной смеси, °С
  120
105
90
75
60
0,97
0,48
0,52
0,65
0,85
1,05
0,94
0,42
0,50
0,61
0,77
0,94
0,90
0,30
0,50
0,51
0,65
0,82
0,85
0,15
0,30
0,45
0,60
0,75

 
Массу вибрационной плиты находят из выражения, кг,
              ,                (6.10) где lпл - ширина плиты (по оси движения машины), lпл=0,5 м; g - объемная масса уложенной смеси,
g=2 000 кг/м3; h - толщина уплотняемого слоя, м.
Статический момент дебалансов равен, Н м:
              ,                  (6.11) где - масса дебаланса, кг; - радиус вращения дебаланса, м; - количество дебалансов.
С другой стороны, величина статического момента может  быть определена, кг м,
              ,             (6.12)
 
Таблица 6.2
Условные коэффициенты трения мелкозернистой
       асфальтобетонной смеси по стали   
                    
Коэффициенты  трения
  без вибрации
при вибрации с  частотой, Гц
    17
30
50
57
67
60...66
0,675
0,510
0,015
0,015
0,015
0,015
70...79
0,465
0,510
0,115
0,115
0,115
0,115
90...103
0,500
0,500
0,210
0,065
0,015
0,040
115...120
0,460
0,265
0,090
0,090
0,065
0,040
147...159
0,480
0,340
0,110
0,014
0,037
0,014

 
Вычислив необходимую  для уплотнения асфальтобетонной смеси величину статического момента по формуле (6.12), можно определить параметры одного дебаланса (рис.6.7) из зависимости
         ,        (6.13) где gст - объемная масса стали, gст=7 800 кг/м ; bд - толщина дебаланса, м; R и r - соответственно наружный и внутренний радиусы дебаланса, м; b - угол сектора дебаланса.

Рис.6.7. Схема к определению параметров дебаланса
 
Скорость вращения дебалансного вала виброплиты определяется, об/мин,
              ,                     (6.14)                
где h - толщина уплотняемого слоя, м.
Мощность, затрачиваемую  на привод дебалансного вала, находят по формуле, кВт,
            ,               6.15) где w - угловая скорость вращения дебалансного вала, 1/с,
               .                   (6.16)
 
7. ПОДВЕСКА РАБОЧИХ  ОРГАНОВ
 
Подвеска рабочих органов в значительной степени влияет на ровность укладываемого покрытия.
Неровности покрытий характеризуются  не только отклонениями фактических  отметок от проектных, но и частотой их появления, т. е. амплитудой и длиной волн, наложенных на проектный профиль. На автотранспорт существенное влияние оказывают неровности с длиной волн до 40 м.
На асфальтоукладчиках применяют  жесткую и плавающую подвески рабочих органов. На большинстве самоходных укладчиков принята плавающая подвеска, когда рабочие органы шарнирно крепятся к раме асфальтоукладчика с помощью тяговых брусьев - лонжеронов.
Ровность укладываемого  покрытия зависит (рис.7.1) от длины опорной  базы движителя Lб, ширины подошвы выглаживающей плиты lпл, положения шарнира относительно опорной базы укладчика lшр, расстояния от шарнира до задней кромки плиты lк и высоты расположения шарнира hшр над дорогой.
 Так как во время  работы асфальтоукладчика рабочий орган уплотняет асфальтобетонную смесь, то даже в установившемся режиме задняя кромка плиты находится ниже передней и плита движется под углом атаки. При его увеличении плита начинает "всплывать", увеличивая толщину укладываемого слоя, и наоборот. Изменение толщины укладываемого слоя Dh зависит от изменения высоты расположения шарнира hшр [13]:
           .                  (7.1)
Из формулы (7.1) видно, что изменение толщины  укладываемого слоя происходит постоянно, по мере движения укладчика, и зависит  от величины пройденного машиной пути x и координат подвески лонжеронов к раме. Следовательно, чем больше длина лонжеронов, тем лучше сглаживание неровностей основания дороги.
 

   Рис.7.1. Схемы  подвески рабочих органов 
             асфальтоукладчиков:
а - гусеничного; б - двухосного пневмоколесного;
в - четырехосного  пневмоколесного
 
Для обеспечения  заданной ровности покрытия на асфальтоукладчиках используют две системы регулирования угла атаки выглаживающей плиты. Сначала вручную с помощью талрепов (рис.6.5) устанавливается угол атаки плиты, обеспечивающий заданную толщину укладываемого слоя, а во время работы машины автоматическая система отслеживает высоту подвески шарниров лонжеронов к раме машины и при неровном основании выдерживает их положение на постоянной высоте от заданной базовой поверхности.
Анализ конструкций существующих асфальтоукладчиков показывает [11]:
- длина лонжеронов в  среднем в пять раз больше  ширины выглаживающей плиты lпл;
- шарнир крепления лонжеронов  устанавливается примерно в середине  опорной базы укладчика;
- минимальное расстояние  шарнира крепления лонжеронов к раме от дороги hшр составляет 250...300 мм;
- расстояние от шарнира  крепления лонжеронов до задней  кромки плиты lк составляет в среднем: для легких асфальтоукладчиков - 2,5, средних - 3,0 и тяжелых - 3,5 м.
 
8. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ
 
Общее сопротивление, возникающее при передвижении асфальтоукладчика, складывается из следующих составляющих: сопротивления перемещению ходовой части укладчика и призмы смеси груженого автосамосвала, сопротивления сил трения рабочих органов по укладываемой смеси и сопротивления от сил инерции автосамосвала и укладчика при движении после их остановок.
Сопротивление перемещению  ходовой части как тележки W1, Н
           ,                (8.1) где mа - масса асфальтоукладчика, кг. При проектировании предварительно массу асфальтоукладчика можно определить по зависимости ; mсм - масса смеси в бункере, кг; f1 - коэффициент сопротивления перекатыванию гусеничного хода по основанию (меньшее значение) или нижнему слою асфальтобетона,             f1 = 0,003...0,04; i - наибольший продольный уклон асфальтобетонных покрытий, i = 0,07; g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.
Сопротивление от перемещения  призмы смеси, укладываемой уплотняющим брусом W2, Н
              ,                  (8.2) где mпр - масса призмы смеси, кг, определяется по формуле 
             
где Hпр - высота призмы волочения, м. Принимается равной высоте установки шнека, т. е. ; f2 - коэффициент трения смеси по смеси, f2 = 0,8.
Сопротивление перемещению при толкании груженого  автосамосвала W3, Н
             ,             (8.3) где mс - масса заправленного порожнего автосамосвала (табл.3.1); - масса асфальтобетонной смеси в кузове автосамосвала (соответствует его грузоподъемности); fк - коэффициент сопротивления перекатыванию колес автосамосвала с жесткими шинами по щебеночному основанию, fк = 0,06.
Сопротивление сил трения рабочих органов по поверхности укладываемой смеси W4, Н
                ,                 (8.4) где mр - масса рабочих органов и механизмов, воздействующая на покрытие через выглаживающую плиту. Для расчетов принимается , где - коэффициент, зависящий от ширины уплотняемой полосы, 0,029B+0,07; fр - коэффициент трения скольжения рабочих органов по смеси (табл.6.2).
Сопротивление от сил инерции груженого автосамосвала и асфальтоукладчика при возобновлении движения после вынужденных остановок W5, Н
           ,             (8.5) где   tр - время разгона, tр = 1...2 с; v - рабочая скорость передвижения машин.
Общее сопротивление, возникающее при передвижении асфальтоукладчика, равно
           .            (8.6)                                    
Для обеспечения  нормальной работы асфальтоукладчика без пробуксовки необходимо, чтобы тяговое усилие по сцеплению было достаточным для преодоления всех сопротивлений, возникающих при работе машины:
              ,                   (8.7) где jсц - коэффициент сцепления движителя асфальтоукладчика для щебеночного (меньшее значение) или асфальтового основания; jсц=0,5...0,8.    
 


9. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ
 
Необходимая мощность двигателя  асфальтоукладчика подсчитывается как сумма мощностей, затрачиваемых  на работу механизмов машины: N1 - мощность на передвижение укладчика; N2 - мощность на работу скребковых конвейеров; N3 - мощность на привод распределительных шнеков; N4 - мощность на работу трамбующего бруса; N5  - мощность на привод вибрационной плиты; N6 - мощность привода вспомогательных механизмов.
Мощность N1, расходуемая на передвижение асфальтоукладчика, определяется в зависимости от суммы всех сопротивлений, возникающих при движении машины, кВт
           ,                   (9.1)
где  hm - коэффициент полезного действия трансмиссии hm=0,7...0,9 (меньшие значения для гусеничного хода).               
Мощность N2 расходуется на перемещение и подъем материала, на преодоление сил трения, возникающих между слоями смеси, находящейся на скребковом питателе и в бункере, кВт
           ,                      (9.2)
где Wc - сопротивление перемещению смеси и цепи со скребками, Н
          ,
где Lп - длина транспортера (см. разд. 4.3); fm - коэффициент сопротивления транспортированию смеси, fm=0,2; hc - КПД привода питателя, hc=0,9; lc и h3 - длина одного скребка и высота щели под заслонкой, м; vc - скорость движения скребков (подсчитывается по формуле (4.2)).
Мощность привода  распределительных шнеков N3   определяется по формуле, кВт
           ,              (9.3) где Kзп - коэффициент запаса, Kзп = 1,2...1,5; Kш - коэффициент, учитывающий расход смеси через распределительные шнеки, Kш=0,6; Пш -производительность одного шнека (см. формулу (3.4)); Lc - максимальный путь перемещения смеси. Для двух шнеков Lc = B; wсм   - коэффициент, характеризующий свойства смеси, wсм = 5; hш - КПД привода шнека, hш = 0,9.
Мощность привода  трамбующего бруса N4 расходуется на преодоление сил трения бруса об асфальтобетонную смесь и выглаживающую плиту, а также на преодоление сил сопротивления смеси при ее уплотнении подошвой трамбующего бруса (рис. 9.1).

Рис.9.1. Схема  сил, действующих на трамбующий брус
 
Сила трения трамбующего бруса о выглаживающую  плиту равна, Н:
              ,
где - сопротивление перемещению призмы смеси перед брусом (без влияния части смеси, увлекаемой отражательным щитом); Sпр - давление поджимной пружины. Без большой погрешности расчет можно упростить, не учитывая давление пружины, но подставить полное значение (определяемое по формуле (8.2)).
Таким образом
              ,
где - коэффициент трения трамбующего бруса о плиту, = 0,2...0,3.
Сила трения трамбующего бруса об асфальтобетонную смесь при его возвратно-поступательном движении, Н:
              .
Суммарное сопротивление  сил трения, Н:
              .
Работа суммарной  силы трения за один оборот вала привода  трамбующего бруса, Дж:
              ,
где - эксцентриситет вала привода трамбующего бруса, = 0,05h.
Удельное сопротивление  со стороны смеси при движении бруса вниз при малой ширине бруса можно принять постоянным и равным P1, т.е. равным давлению под передней кромкой выглаживающей плиты. Тогда суммарная сила давления бруса на смесь при его движении вниз, Н:
              ,
где                P1 = 10 000 Па;
                   ,
где - ширина кромки ножа бруса (рис.6.3). Так как частично уплотнение происходит и скосом, примем ширину рабочей кромки равной толщине ножа.
Работа на уплотнение смеси, Дж
              .
Суммарная работа
             .
Мощность N4, расходуемая на работу трамбующего бруса, кВт:
             ,                   (9.4)
где b - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки за счет инерции и веса самого груза, b=1,3...1.4; nб  - угловая скорость вала привода бруса, об/с (см. формулу (6.3); hбр  - КПД привода трамбующего бруса.
Для определения  затрат мощности N5 для привода вибрационной выглаживающей плиты воспользуемся зависимостью (6.14), кВт.
Мощность привода вспомогательных механизмов     (топливного насоса и воздуходувки системы обогрева выглаживающей плиты) составляет 1,5...2,0 кВт.
Общая мощность двигателя  асфальтоукладчика равна сумме  мощностей, расходуемых на передвижение машины и работу его механизмов:
        ,            (9.5)
По рассчитанной мощности из табл. 9.1 выбирается соответствующий  двигатель.
Таблица 9.1.

Техническая характеристика некоторых  дизельных

двигателей
 
Марка дизельного двигателя
  Д-144-66
Д-144
СМД-14НГ
Д-240Т
А-01М
ЯМЗ-236
ЯМЗ-238М
ЯМЗ_238П
Мощность, кВт
37
44
59
73
96
125
166
194
Частота вращения, об/мин:
               
номинальная
1800
2000
1800
2200
1700
2100
2100
2100
при максимальном крутящем моменте
1500
1500
1250
1400
1200
1600
1500
1500
Максимальный  крутящий момент, Н?м
248
248
343
375
642
667
883
1039
Удельный  расход топлива при номинальной мощности, г/кВт?ч
237
237
238
224
238
234
232
232
Масса двигателя (сухого), кг
375
385
675
450
1080
890
1075
1130
Габаритные размеры, мм:
               
Длина
951
951
1066
985
1486
1020
1222
1418
ширина
741
741
746
680
805
1041
1006
1045
высота
848
848
1564
1270
1423
1195
1190
1064

 
 


10. РАСЧЕТ  ТРАНСМИССИИ АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКА
 
Трансмиссия асфальтоукладчика  соединяет двигатель машины с движителем и служит для изменения тяговых усилий, скорости и направления движения. В существующих конструкциях асфальтоукладчиков применяются простые и планетарные механические трансмиссии.
Расчет и конструирование  трансмиссии проследим на примере  укладчика ДС-143. Крутящий момент от двигателя 1 (рис.10.1) через муфту сцепления 2 и зубчатую передачу 3 передается на коробку передач 4. Для более равномерной загрузки валов коробки передач крутящий момент снимается с трех валов для привода гидронасоса 5, гусеничного хода машины 6, скребковых питателей 7 и распределительных шнеков 8 [5].

Рис.10.1. Кинематическая схема  асфальтоукладчика
 

Методика выбора двигателя  асфальтоукладчика рассмотрена в главе 9.
 
10.1. Расчет муфты  сцепления
 
Для соединения вала двигателя  с трансмиссией в асфальтоукладчиках обычно используется сухая однодисковая постоянно замкнутая муфта сцепления (рис.10.2).
Во включенном состоянии  ведомый 1 и нажимной 2 диски пружинами 10 прижаты к маховику двигателя, и вращение от ведомого диска через вал 9 передается на зубчатую ременную передачу. Для отключения двигателя от трансмиссии машинист нажимает на педаль, при этом отводка включения 8 нажимает на установленные на опорном диске 3 рычаги 4, которые болтами 6 отводят нажимной диск 2. Для регулировки зазора между рычагами 4 и отводкой включения 8 на болт 6 навернута гайка 5, доступ к которой обеспечивает окно с крышкой 7.
Размеры муфты сцепления  следует определять по значению момента, превышающего момент двигателя. Это  необходимо для обеспечения надежной передачи момента двигателя в трансмиссию при некоторых отклонениях параметров муфт от номинальных (износ дисков, уменьшение усилий пружины и т.д.). Тогда расчетный момент трения муфты сцепления, Н м [8]:
               ,                 (10.1) где - крутящий момент двигателя; - коэффициент запаса сцепления при сухом трении, = 2,0...2,5.

Рис.10.2. Муфта сцепления  двигателя
 
Выразив момент трения муфты через ее конструктивные параметры, находим
            ,              (10.2) где m - коэффициент трения; Q - сила сжатия поверхностей трения дисков, Н; Rср - средний радиус приложения равнодействующей сил трения (средний радиус трения), м; z - число пар поверхностей трения (для однодисковой муфты z = 1).
Коэффициент трения зависит от разных факторов: материала  и температуры трущихся поверхностей, их состояния и относительной  скорости скольжения. При расчетах условно принимают, что m зависит от материала трущихся поверхностей (табл. 10.1).
                                                 Таблица 10.1.
     Величина  коэффициента трения m и допускаемого
давления q фрикционных материалов
 
  Трение
Фрикционный материал
Сухое
В масле
  q,МПа
m
q,МПа
m
Металлокерамический:
       
-на  медной основе БМК-1, 263, БС-1, МК-403, МК-5, М-140
0,4
0,4
4,0
0,1
-на  железной основе ФМК-8, ФМК-3а, ФМК-11
0,4
0,3
-
-
Асбокаучуки 6КФ31, 6КФ38, 7КФ31,6КФ15, КФ-2
0,4
0,4
2,5
0,1
Пластмасса  с фенолформальдегидной смолой К-217-57, К-15-6, 143-63, ФК-16Л, ФК-24а
0,4
0,3
2.0
0,1

 
Радиус приложения равнодействующей сил трения, м
              ,               (10.3) где R1 и R2 - внутренний и наружный радиусы поверхностей трения (рис.10.3). В практических расчетах с достаточной степенью точности (ошибка 2..3 %) этот радиус определяют по формуле, м
              .               (10.4) 

Рис.10.3. Расчетная схема  фрикционной
однодисковой муфты
 
Радиусы поверхностей трения принимают с учетом размеров маховика двигателя и ГОСТ 1786-80 на размеры фрикционных накладок (табл.10.2). При этом целесообразно принимать наружный радиус по возможности большим, а внутренний - меньшим.
 Сила сжатия дисков, Н         
              ,              (10.5) где F - площадь одной поверхности трения, м; q - допустимое для выбранного материала фрикционной накладки давление на поверхность, Па (табл.10.1); b=R2-R1 - ширина поверхности трения, м.
Подставив в  выражение (10.2) значение силы сжатия дисков (10.5), получим формулу для расчета Rср, м:
               .              (10.6)                               
 
                                                 Таблица 10.2
     Диаметры  и толщина фрикционных накладок
сцепления, мм по ГОСТ 1786-80
 
Диаметр
Диаметр
Толщина
наружный
D2
внутренний D1
  наружный D2
внутренний D1
 
50
20, 30
2,5
180
100, 120, 125
3
65
30, 40
3.0
190
110, 130, 140
3,5
75
40. 50
3.5
200
120, 130, 140
4, 4,5
85
45, 50
2.5
215
140, 150, 160
4, 4,5
100
60, 70
3.0
225
140, 150, 175
4, 4,5
115
65. 90
3.5
240
160, 180
4, 4,5
140
75, 85, 100
4, 4,5
250
155, 180
4, 4,5
150
90, 100
4, 4,5
280
165, 180, 200
4, 4,5
160
95, 110
4, 4,5
300
165, 175, 200
3,5, 4
170
100, 120
4, 4,5
310
175, 200
4,5, 5, 6

 
По таблице 10.2 следует задаться значением b и, подсчитав значение Rср по формуле (10.6), подобрать по формуле (10.4) и табл. 10.2 размеры фрикционной накладки.
После определения  конструктивных параметров необходимо оценить износостойкость фрикционной муфты. Для этого находим удельную работу буксования, Дж/м:
              ,                 (10.7) где A - работа буксования, Дж; F - площадь одной поверхности трения, м (формула (10.5)); - допустимая удельная работа буксования. При проектировании новых фрикционных устройств, работающих всухую, удельную работу  буксования свыше 500...600 кДж/м  допускать не следует.
В случае, если момент внешней нагрузки равен моменту двигателя , работа буксования определится, Дж [3]:
              ,               (10.8) где t0 - время, за которое при выключении муфты крутящий момент убывает от максимума до нуля. Это время - величина конструктивная и для каждой конкретной муфты постоянная. Для расчетов принимается в пределах t0 = 1,0...1,5 с; Iа - приведенный момент инерции ведомых масс асфальтоукладчика, кг м:
              ,                  (10.9) где mа - масса снаряженного асфальтоукладчика (без смеси и упора в автосамосвал, т. к. расчет ведется для высшей передачи, т. е. перемещения на транспортной скорости, кг; rк - радиус ведущей звездочки гусеничного хода, м; - передаточное число трансмиссии на высшей передаче.
По  аналогии  с асфальтоукладчиком ДС-143 для расчетов rк = 0,22 м.
Передаточное  число  на высшей передаче определяется
              ,
где nк - скорость вращения колеса, об/мин:
                  .
Приняв максимальную транспортную скорость v = 1,29 м/с, можно определить искомое передаточное число (для рассматриваемого примера).
Валы муфт рассчитывают на кручение по номинальному моменту двигателя
              ,
где d - диаметр наименьшего сечения вала, м; t = 80...100 МПа - допустимое напряжение материала вала, обеспечивает  примерно трехкратный запас по пределу текучести. Валы муфт сцепления изготавливают из углеродистых сталей с последующей термической обработкой (сталь 40Х, 45, 33ХСА и др.).
В фрикционных  муфтах применяют цилиндрические, конические или тарельчатые пружины. При расчете необходимо учитывать дополнительную деформацию пружин от перемещения нажимного диска.
Суммарную силу нажимных пружин принимают  . При выключении муфты зазор между соседними витками пружины должен быть не менее 2 мм. Пружины  рассчитывают обычными методами [1].
 
10.2. Расчет коробки  передач
 
Коэффициент приспособляемости  тракторных двигателей внутреннего сгорания составляет 1,1...1,2; в то же время сопротивление движению асфальтоукладчика может изменяться в 10...12 раз. Диапазон изменения частоты вращения вала двигателя также меньше требуемого диапазона рабочих и транспортных скоростей асфальтоукладчика, поэтому после двигателя устанавливается коробка перемены передач 4 (см. рис.10.1).  Для расчета передаточных чисел трансмиссии необходимо знать диапазон скоростей передвижения асфальтоукладчика.
В задании на проектирование указывается максимальная транспортная скорость передвижения, а минимальная - по аналогии с существующими конструкциями принимается равной 0,026 м/с.
На асфальтоукладчиках обычно используется шести или восьмискоростная коробка передач. Ряд рабочих  скоростей определяется по закону геометрической прогрессии.
Диапазон скоростей определяется:
              .                  (10.10)                                 
Знаменатель геометрического  ряда скоростей
              ,                 (10.11) где z - число скоростей передвижения.
Тогда
              ,
              и т. д.
Так, например,  на асфальтоукладчике  ДС-143  установлена восьмискоростная коробка передач (рис. 10.1). Максимальная скорость 0,733 м/с, минимальная - 0,026 м/с. Диапазон  скоростей:
            
Знаменатель геометрического  ряда скоростей:
            
В соответствии с этим крутящий момент на различных передачах передается следующим образом:
I. Т1-Т6-Т7-Т11-Т12-Т10-Т8-Т15-Т16, а передаточное число   iI = 115,05;
II. Т1-Т6-Т7-Т11-Т13-Т9-Т8-Т15-Т16, а передаточное число   iII = 66,09;           
III. Т1-Т6-Т7-Т11-Т14-Т9-Т8-Т15-Т16, а передаточное число   iIII = 41,15;         
IV. Т1-Т6-Т7-Т11-Т10-Т8-Т15-Т16, а передаточное число   iIV = 23,45;             
V. Т1-Т6-Т7-Т11-Т12-Т10-Т8-Т15-Т17, а передаточное число   iV = 12,75;          
VI. Т1-Т6-Т7-Т11-Т13-Т9-Т8-Т15-Т17, а передаточное число   iVI = 7,33;           
VII. Т1-Т6-Т7-Т11-Т14-Т9-Т8-Т15-Т17, а передаточное число   iVII = 4,54;
VIII. Т1-Т6-Т7-Т11-Т10-Т8-Т15-Т17, а передаточное число   iVIII = 2,60.
Для получения  заднего хода в зацепление с шестерней Т1 включается блок шестерен Т2, изменяющий направление вращения валов, остальной порядок передачи вращения тот же, что и при движении вперед.
Зубчатые колеса коробки  передач рассчитывают при различных  нагрузках по методике ГОСТ 21354-87. Расчет на прочность при изгибе максимальной нагрузкой проводят для предотвращения хрупкого излома зуба  или остаточных деформаций. Зубчатые колеса изготавливаются из сталей 20Х, 12ХН3А, 18ХГТ, 20ХН3А, 20ХНР, 20ХГНР и др. После цементации и термообработки твердость зубьев достигает HRC 56...63 при глубине слоя цементации 0,8...1,5 мм. Используют также и среднеуглеродистые стали 35ХГТ, 45Х и др., которые для придания поверхностной твердости нагревают токами высокой частоты с последующей закалкой и отпуском.
Напряжения изгиба в зубе  находят по формуле, Мпа,
                        (10.12) где YF, Ye, Yb - коэффициенты, учитывающие форму, перекрытие и наклон зубьев; m - модуль, мм; wм - максимальная удельная расчетная окружная сила, Н/мм:
                           (10.13) где Fм - максимальная расчетная окружная сила, Н;          и - коэффициенты, учитывающие соответственно распределение нагрузки между зубьями, неравномерность  этого распределения по длине контактной линии и  динамическую нагрузку в зацеплении; b - рабочая ширина венца, мм; - допустимое расчетное напряжение, МПа.
При проектировочном расчете  в качестве искомой величины принимают  геометрические размеры  зубчатых колес, учитывая выбранную кинематическую схему коробки передач и соответствующие ей габариты.
Напряжение изгиба для  рабочих передач не должно превышать 250 МПа, для  редко используемых - 400 МПа, что обеспечивает примерно полуторный запас по пределу текучести. Допустимое напряжение по контактной выносливости  должно быть не более 1 200 МПа.
Валы передают крутящий момент и в большинстве случаев работают на изгиб. В общем случае крутящий момент
                              (10.14) где iк - передаточное число между валом двигателя и соответствующим валом коробки передач.
Момент Mи, изгибающий вал, определяется значением и направлением сил, действующих на этот вал. Если на вал  действует несколько сил в разных плоскостях, необходимо определять реакции опор в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а затем  создаваемые этими реакциями суммарные изгибающие моменты.
Результирующий момент, действующий  на вал, определяется согласно третьей теории прочности:
                         (10.15)                                        
При включении различных  передач значение момента разное, поэтому необходимо его определять для всех передач, в дальнейшем вести расчет валов по наибольшему результирующему моменту.
Напряжение изгиба вала
                         (10.16)                   
В существующих конструкциях коробок передач допустимые напряжения изгиба вала составляют 50...70 МПа, что обеспечивает четырех- и даже восьмикратный запас прочности по пределу текучести материала.
В трансмиссиях дорожных машин  в основном применяют подшипники качения.  При проектировании следует помнить, что внутреннее кольцо подшипника устанавливают на вал по системе отверстия, а  наружное кольцо - по системе вала. Места установки подшипников выполняют по 6..7  квалитету точности и, как правило, шлифуют.
В соответствии с ГОСТ 18855-82 подшипники подбирают по коэффициенту динамической грузоподъемности,  задаваясь общим сроком службы трансмиссий 8 000...10 000 ч.
 
10.3. Расчет бортового  планетарного редуктора
 
Бортовыми редукторами называют механизмы трансмиссии, устанавливаемые непосредственно перед ведущими колесами. Они предназначены для увеличения крутящего момента,  подводимого к ведущим колесам, и уменьшают нагрузку на детали трансмиссии.
На асфальтоукладчиках устанавливаются  простые (ДС-126А) и планетарные (ДС-143) бортовые  редукторы. Первые просты по конструкции и дешевы в изготовлении, однако имеют большие нагрузки в полюсах зацепления и быстро изнашиваются. Планетарные бортовые редукторы позволяют получать большие передаточные числа при малых габаритах, детали их менее нагружены, они надежнее в работе.
Наибольшее применение в  качестве бортовых планетарных редукторов получили  соосные однорядные редукторы (рис.10.4).
Передаточное число такого редуктора подсчитывается по формуле  
                                 (10.17) где K - характеристика планетарного ряда,
                                  (10.18) где Zц и Zc - числа зубьев центрального и солнечного колес.
Подбор чисел  зубьев шестерен планетарного редуктора производится с условием получения заданного передаточного числа, обеспечения прочности, возможности сборки и геометрической соосности звеньев.

Рис.10.4. Схема соосного однорядного  планетарного
                     редуктора:
      1 - солнечное колесо; 2 - центральное колесо;
      3 - сателлит; 4 - водило; 5 - ведущая звездочка
                      гусеничного хода
 


При подборе  чисел зубьев эпициклического (центрального) колеса полученные значения передаточного числа будут отличаться от заданных. При этом необходимо, чтобы полученные значения не отличались от заданных более чем на 3 %.
Прочность деталей планетарного редуктора про подборе числа  зубьев обеспечивается двумя путями. Во-первых, меньшая шестерня планетарного ряда (при К<3,0 - это сателлит, а при К ? 3,0 - солнечное колесо) должна иметь минимальное число зубьев при условии отсутствия подрезания (Zmin = 12...15). Тогда при заданных радиальных размерах бортового редуктора (ограничен диаметр ведущей звездочки) больше будет модуль шестерен, прочнее их зубья.
Во-вторых, для повышения  прочности редуктора  желательно иметь наибольшее число сателлитов aст, не нарушающее условие соседства, при котором между зубьями соседних сателлитов обеспечивается зазор d =(3...5) мм (рис.10.5), при этом зубья не будут задевать друг за друга, а потери энергии на перебалтывание масла не будут чрезмерными. Исходя из этого допускается  иметь: 8 сателлитов при К<1,94; 7 сателлитов при К<2,14; 6 сателлитов при К<2,4; 5 при К<2,92; 4 при К<4,5 и 3 сателлита при К<11,0.
Для обеспечения возможности  сборки необходимо, чтобы
                           (10.19) т.е. сумма чисел зубьев  эпициклической и солнечной шестерен должна быть кратной числу сателлитов (b    - любое целое число).
Геометрическая соосность  звеньев планетарного редуктора  обеспечивается при условии
                             (10.20) где - число зубьев сателлита.
Подбор числа зубьев начинается с наименьшей шестерни планетарного ряда. Например, передаточное число бортового планетарного редуктора задано и равно 5. Из формулы (10.18) характеристика планетарного ряда К=iр-1=5-1=4. При этом значении К шестерней с наименьшим диаметром является солнечная. Учитывая вышеприведенную рекомендацию, примем Zс=14. Число зубьев центрального колеса подсчитывается по формуле (10.18):
              Zц=ZсК=14х4=56.

Рис.10.5. Условие соседства сателлитов
 
Число зубьев сателлита для  рассматриваемого примера определится  (10.20)
         
При К<3,0 подбор начинают с сателлита, назначив число зубьев его соответствующим Zmin. Затем определяется число зубьев центрального и солнечного колес из совместного решения уравнений (10.18) и (10.20).
Расчетным режимом  для планетарных редукторов, так же, как и для простых, является режим максимального крутящего момента двигателя.
Методика расчета  валов и подшипников планетарного редуктора такая же, как и для простых редукторов.
Расчет шестерен планетарных редукторов отличается тем, что крутящий момент передается несколькими сателлитами. При этом зубья солнечной шестерни, сателлита и центрального колеса нагружаются примерно равными окружными усилиями , под действием которых в них возникают различные напряжения изгиба. Наибольшими при равном модуле и ширине зубьев они будут в шестерне с наименьшим числом зубьев.
Напряжения  изгиба в зубе  шестерни планетарного редуктора определятся по формуле, МПа
              ,                 (10.21) где - напряжение изгиба, подсчитываемое по формуле (10.12), МПа; Y - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилия между сателлитами, Y=0,75; - число сателлитов.
Расчет на контактные напряжения смятия ведется так же, что и для зацепления в простых редукторах, но при этом необходимо учитывать параллельную и неравномерную передачу усилий несколькими сателлитами.
Оси сателлитов в цельнокованных водилах рассчитываются как двухопорные балки на изгиб от силы F, действующей в средней плоскости сателлита, если он установлен на одном подшипнике, Н,
  ,
где P - окружное усилие, действующее на зубья сателлита, Н; Pц - центробежная сила, Н; - масса сателлита и подшипника, кг; R0 - радиус водила, м; w0 - угловая скорость вращения водила, рад/с.
При установке  сателлита на двух подшипниках изгиб будет вызываться двумя силами F/2, приложенными к оси в средних плоскостях подшипников.
Для тихоходных передач с n0<16,6 об/с центробежной силой можно пренебречь.
 
    Расчет тормоза гусеничного ходового
      механизма
 
Механизм управления приводом хода (рис.10.6)  предназначен для включения  и выключения гидромуфт  привода  хода, а также для затормаживания левой или правой гусеничной ленты.
 При переводе рычага 1 от себя рычаг 2 давит на кулачок гидрораспределителя 3, рабочая жидкость поступает в полость гидромуфты привода хода. Под давлением рабочей жидкости диски гидромуфты прижимаются и крутящий момент передается на правую или левую гусеничную ленту. Тормозная  лента 4 отжимается от тормозного шкива 5 пружиной 6. При переводе рычага 1 в нейтральное (среднее) положение гидромуфта выключается, крутящий момент на привод хода не передается, и гусеничная лента останавливается. При дальнейшем переводе рычага 1 на себя посредством рычага 7 и тяги 8 тормозная лента 4 зажимает тормозной шкив 5, тем самым затормаживая гусеничную ленту.
 

Рис.10.6. Схема  механизма управления приводом хода
 
Для вычисления тормозного расчетного момента рассматривают  два характерных режима работы тормоза: удержание машины на спуске и торможение на горизонтальном участке.
В первом случае при максимальном угле  подъема асфальтоукладчика  тормозная сила должна отвечать условию , где - сцепной вес асфальтоукладчика; для гусеничного , для колесного - вес, приходящийся на колеса, оснащенные тормозами.
Например, для механизма  передвижения, приведенного на рис.10.1, тормоз установлен после коробки передач перед цепной передачей и планетарным бортовым редуктором. В  этом случае тормозной момент, необходимый для удержания машины, Н?м 
       ,          (10.22) где - радиус качения ведущего колеса (радиус ведущей звездочки для гусеничного хода), м; =0,95,   =0,9, =0,9 - коэффициенты полезного действия бортового редуктора, гусеничного хода и цепной передачи  от вала коробки передач до борового редуктора; iр    и iц - передаточные числа бортового редуктора и цепной передачи.
Для  торможения асфальтоукладчика  на горизонтальном участке при полном использовании сил сцепления гусениц с дорожным покрытием тормозной момент
         .            (10.23)                                       
Полагая коэффициент сцепления  =1, а также возможную неравномерность нагрузки на гусеницы при кренах машины в пределах 10...20 %, получаем
              .              (10.24)                                     
Из двух расчетных  случаев для определения параметров тормоза следует выбрать больший тормозной момент.
С другой стороны, из условия  равновесия тормозного шкива находим  тормозной момент, Н?м
          ,           (10.25) где P0 - окружное усилие на тормозном шкиве, Н; P1  и P2 - силы натяжения набегающей и сбегающей ветвей ленты (рис.10.6), Н; Rт - радиус тормозного шкива, м.
В соответствии с уравнением Эйлера связь между набегающей и сбегающей силами определится:
              ,                  (10.26) где m - коэффициент трения материала тормозной ленты о шкив (табл.10.1); a - угол обхвата лентой тормозного шкива, рад.
Подставляя в уравнение (10.25) выражение (10.26), получаем
            .             (10.27)                                       
Для схемы тормоза, изображенного  на рис.10.6, когда линии действия тормозного усилия P и набегающего (сбегающего при вращении в другую сторону)  усилия P1 совпадают, величина тормозного усилия определится
              .                (10.28)                           
Исходя из величины потребного тормозного усилия и учитывая, что усилие, прикладываемое машинистом асфальтоукладчика к рычагу 1, не должно превышать 120 Н, рассчитывают длину плеч рычагов и тяг.
Перемещение сбегающего конца  ленты определяется, м
              ,               (10.29) где - радиальный зазор между лентой и тормозным шкивом в начале ее затягивания, м; =(1,5...2,0)?10-3 м.
Ширину фрикционной  накладки на тормозную ленту рассчитывают по формуле, м
            ,               (10.30) где q - допустимое давление в ленточном тормозе (табл.10.1).
Для определения  радиальной нагрузки на вал тормозного шкива одноленточного тормоза силы P1 и P2    переносятся на ось вращения и геометрически складываются, Н:
     .        (10.31)                                      
Работоспособность рабочих поверхностей тормоза проверяют  по удельной работе трения и температуре  нагрева. Удельную работу трения определяют по формуле, МДж/м2,
  , (10.32)                      где n - частота вращения тормозного шкива в начале процесса торможения,  об/мин, q - в МПа, - в м.
Температура тормозного барабана в конце торможения,
             ,              (10.33) где tн - начальная температура тормозного шкива, tн= 50...70 °С; t - время торможения, t=2...3 с; mm - масса тормозного барабана, кг; Cr - теплоемкость чугуна, Cr =480 Дж/(кг?град).
Для тормоза, работающего  в условиях сухого трения, разность не должна превышать 80 °С.
 


10.5. Расчет  гидромуфты
 
В асфальтоукладчиках гидромуфты используются в приводе  хода левой и правой гусениц, а  также в приводе питателей и шнеков (рис. 10.1).

Рис.10.7. Гидромуфта привода хода:
1,12-крышки; 2-цилиндр; 3-поршень; 4-втулка; 5-диск нажимной; 6-пружина; 7-диск ведомый; 8-сапун; 9-штифт; 10-стакан; 11-корпус; 13,25-пробки; 14-звездочка; 15-тормозной шкив; 16-вал; 17-шайба упорная; 18,20,32-манжеты;19-шпонка; 21,28,30-подшип-ники; 22,27-болты; 23-шайба; 24-диск ведущий; 26-венец; 29,31-кольца; 33-втулка шлицевая
 
Гидромуфты привода хода (рис. 10.7) предназначены для передачи крутящего момента от вала коробки передач на валы привода хода, а также для ограничения величины передаваемого крутящего момента для предохранения деталей привода от перегрузок.
Гидромуфта привода хода собрана в корпусе 11,который закрыт с одной стороны крышкой 12 с запрессованным в ней подшипником 21, а с другой - цилиндром 2 и крышкой 1. В крышках 1  и 12 установлены манжеты 20 и 32, герметизирующие корпус.
На валу 16 стакан 10 вращается свободно на биметаллических втулках.  На торце стакана закреплен болтами 22 венец 26, имеющий продольные впадины. В эти впадины  заходят зубья ведомых дисков 7, которые свободно перемещаются в осевом направлении и вращаются совместно с венцом 26.
Между ведомыми дисками расположены ведущие  диски 24, которые насажены на наружные шлицы втулки 33, сидящей своими внутренними шлицами на  шлицах вала 16. Диски могут плотно соприкасаться друг с другом при нажатии на них поршнем 3 через нажимной диск 5 и подшипник 28. При этом вращение вала 16 передается на звездочку 14 и далее по кинематической цепи.
При сбрасывании давления в полости А нажимной диск 5 возвращается в исходное положение под действием пружин 6, диски разъединяются и вращение вала на звездочку не передается.
Конструкция и работа гидромуфт  привода скребковых питателей и распределительных шнеков аналогична гидромуфтам привода хода.
Управление гидромуфтами электрогидравлическое, работа механизма  управления описана в разд. 10.4.
Гидромуфта представляет собой многодисковую муфту, фрикционы которой работают в масле. Методика расчета такой муфты изложена в разд. 10.1. отличие заключается в том, что число пар поверхностей трения z больше единицы (рис. 10.8).

Рис.10.8. Расчетная  схема многодисковой муфты
 
При проектировании новой  муфты число пар поверхностей трения определится
              .
При расчете многодисковой гидравлической муфты следует обратить внимание на то, что пары трения работают в масле. Поэтому при назначении величины коэффициента трения и допустимого давления (табл.10.1) это обстоятельство следует учитывать.
 


    РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.