Размещено на http://www.allbest.ru/

Учреждение образования

Белорусский государственный университет транспорта

Кафедра «Детали машин, путевые и дорожно-строительные машины»

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине: «Дорожные машины»

на тему:

Модернизация самоходного катка

Выполнил: Тишков П.С.

студент группы ВМС-41

Проверил: д.т.н. профессор

В.А. Довгяло

2007



Содержание

Введение

1. Описание машин и оборудования для уплотнения грунтов

2. Определение основных параметров катков

2.1 Расчёт мощности катка

2.2 Расчёт тягового баланса

2.3 Расчёт производительности катка

2.4 Расчёт на прочность основных частей

3. Расчёт привода вибровальца

3.1 Выбор электродвигателя

3.2 Кинематический расчет привода

4. Расчет ременной передачи

Заключение

Литература



Введение

В строительстве дорог, гидротехнических сооружений, аэродромов и других объектов большое значение имеет уплотнение свежеусыпанных земляных масс и покрытий. Уплотнение грунтов предотвращает осадки, повышает прочность и устойчивость насыпей. В свою очередь, это предупреждает деформацию и разрушение покрытий под действием нагрузки от движущегося транспорта. При гидротехническом и гидромелиоративном строительстве уплотнением грунта достигается меньшая водопроницаемость, что дает возможность уменьшить количество воды, фильтрующей через дамбы, плотины и стенки каналов. Наряду с уплотнением свежеотсыпанных грунтов применяют уплотнение грунтов и с ненарушенной структурой, т. е. в условиях их естественного залегания. Таким путем уплотняют дно и откосы выемок и каналов; это также уменьшает потери воды за счет фильтрации.

Основные дорожно-строительные материалы, к которым относятся грунты различных категорий, асфальтобетонные, цементобетонные смеси и т. п., являются, как правило. Многофазными. В этих материалах до их уплотнения имеются минеральные частицы различной крупности, воздух и вода. Сущность уплотнения грунта и других дорожно-строительных материалов состоит в том, что под действием рабочего органа уплотняющей машины происходит удаление из материала воздуха, а в некоторых случаях и избытка влаги, в результате чего минеральные частицы материала сближаются, занимая более компактное и плотное расположение. Процесс уплотнения происходит главным образом за счет вытеснения воздуха: содержание его с 15-25% доходит до 2,5-3%; дальнейшее вытеснение воздуха связано с затратой очень большого количества энергии на уплотнение. Необходимая степень уплотнения грунтов в насыпях устанавливается техническими условиями в соответствии с назначением этих насыпей.

Для эффективной работы грунтоуплотняющих машин большое значение имеет степень влажности грунта. Для каждого вида грунта существует влажность, при которой достигается наибольший эффект уплотнения с наименьшей затратой механической энергии; эту влажность принято называть оптимальной. При влажности грунта ниже оптимальной целесообразно производить его доувлажнение; в противном случае потребуется применение более мощных средств уплотнения. Работы по уплотнению грунтов у нас в стране облегчаются тем, что влажность их в естественном залегании в большинстве случаев близка к оптимальной.

Уплотнение машинами вибрационного действия основано на передаче уплотняемому материалу частых колебательных движений от специального механизма - вибратора. При вибрировании частицы уплотняемого материала приобретают большую подвижность и перераспределяются в материале так, что пористость его становится меньше, а плотность больше. По этому методу работают различные поверхностные и глубинные вибраторы, предназначенные для уплотнения грунтов и дорожных покрытий.

Катки, по сравнению с другими машинами для уплотнения грунтов, отличаются простой конструкцией, сравнительно большой производительностью и низкой стоимостью уплотнения единицы объема грунта. Ввиду этого укатка является наиболее распространенным способом уплотнения грунтов.

В последнее время для уплотнения грунтов стали применяться вибрационные катки.

Вибрационные катки с гладкими вальцами в последние годы находят все более широкое применение при уплотнении гравийных, щебёночных и асфальтобетонных смесей. Вибрационные самоходные катки по сравнению со статическими имеют меньшую металлоёмкость, более маневренны и транспортабельны, при правильной организации работ обеспечивают требуемую плотность и ровность поверхности уплотняемых материалов самоходные вибрационные катки для уплотнения дорожных покрытий изготавливают преимущественно двухвальцовыми двухосными, хотя известны конструкции одновальцовых и трехвальцовых катков. В трехвальцовых катках вибрационный валец обычно является дополнительным прицепным или навесным. В вибрационных двухвальцовых катках вибрационным может быть любой из вальцов или даже оба вальца.

При ведущем вибрационном вальце резко снижаются условные коэффициенты трения и сцепления его с поверхностью движения, что снижает силу тяги по сцеплению и затрудняет передвижение на уклонах.

Если вибровальцом является ведомый валец катка, то затрудняется управляемость катком. Другим существенным недостатком вибрационных катков является трудность создания надёжной и долговечной защиты оператора от вредного воздействия вибрации. В значительной мере указанные недостатки устранены в вибрационных катках с двумя вибровальцами, которые работают в противоположных фазах и являются ведущими и управляемыми.

При проектировании виброкатков желательно обеспечить изменение частоты колебания вибровальца и возмущающей силы для использования их в наиболее выгодных режимах работы при уплотнении различных материалов. Существующие катки имеют частоту колебаний 30-70 Гц и возмущающую силу до 80 кН. Возмущающую силу выбирают в пределах Р=(4…6)G_к (здесь G_к - сила тяжести колеблющихся частей катка, Н) При таком соотношении амплитуда колебаний -составляет 0,3…0,7 мм. При=0,3…0,4 мм вибровалец не отрывается от поверхности уплотняемого материала, а при большей амплитуде наблюдается отрыв его и переход в режим вибротрамбования, при котором в двухостных двухвальцовых ктаках с одним вибровальцом возможна потеря тяговой способности или управляемости и боковой устойчивости.

Рабочие скорости виброкатков назначают обычно в пределах 1,2…2,2 км/ч. При уплотнении асфальтобетонных смесей первые один-два прохода рекомендуется выполнять с выключенным вибратором



1. ОПИСАНИЕ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ

Машины и оборудование для уплотнения грунтов предназначены для восстановления плотности и прочности грунтов, уложенных в инженерные сооружения, придания им необходимой устойчивости, несущей способности и водонепроницаемости. Качество уплотнения оценивается отношением фактической плотности грунта к его максимальной стандартной плотности, определяемой методом стандартного уплотнения. Плотность верхних слоев насыпи автомобильной дороги должна быть не менее 98% стандартной, нижних слоев - не менее 95%. Достижение такой высокой плотности возможно только при выдерживании технологических требований к свойствам уплотняемого грунта и правильном подборе уплотняющей техники.

Грунты уплотняются укаткой, трамбованием, вибрацией, виброукаткой и вибротрамбованием, которые вызывают пластическую и упругую деформацию грунта. Для достижения необходимого эффекта требуется несколько циклов приложения нагрузки, причем по мере роста плотности грунта величина уплотняющей нагрузки также должна повышаться. Суть уплотнения состоит в сближении частиц грунта до состояния, когда они соприкасаются между собой большей частью поверхности и дальнейшей деформации грунта в уплотненной области не происходит.

При укатке сближение частиц происходит под действием циклически повторяющейся нагрузки с медленным темпом нарастания и убывания. При трамбовании частицы грунта сближаются под действием кинетической энергии падающей массы трамбующего инструмента, причем скорость деформации грунта отстает от скорости изменения его напряженного состояния. При виброуплотнении частицы сближаются, скользя относительно друг друга и заполняя пустоты под действием высокочастотных колебаний, передаваемых вибратором. При вибротрамбовании результат вибрации суммируется с положительным эффектом трамбования, а при виброукатке суммируются эффекты укатки, вибрации и трамбования, также вызываемого вибратором.

Катки. При больших объемах работ по уплотнению грунтов применяют прицепные и самоходные катки (табл. 1), рабочими органами которых являются металлические вальцы с различной структурой поверхности или резиновые пневмоколеса.

Таблица 1

Технические характеристики катков грунтовых

Марка	Тип	Масса, т	Ширина уплотняемой полосы, мм	Мощность, кВт
ДУ-70	Прицепной	5,9	2000	57,4
ДУ-70-1	»	6,5	2000	121,4
ДУ-94	»	7,5	2000	121,4
ДУ-94-1	»	8,0	2000	121,4
ДУ-74	Комбинированный	9,0	1700	57,4
ДУ-74-1	»	9,5	1700	57,4
ДУ-62А	»	13,0	2000	93,5
ДУ-85	»	13,0	2000	110,4
ДУ-85-1	»	13,5	2000	110,4
ДУ-84	»	14,0	2000	110,4
ДУ-58А	»	16,0	2000	93,5
ДУ-57А	»	20,2	2400	147

Наиболее простыми и наименее эффективными при уплотнении считаются статические катки с гладкими металлическими вальцами. Максимальная толщина уплотняемого ими слоя не превышает 15... 20 см, а необходимая степень уплотнения достигается после 4... 6 проходов по одному следу на несвязных грунтах и 10... 12 проходов - на связных. Преимуществом гладковальцовых катков является их способность уплотнять как связные, так и несвязные грунты и высокая надежность.



Рис. 1. Расположение кулачков на поверхности вальца по винтовой линии

Прицепные пневмоколесные катки применяются при уплотнении связных и несвязных грунтов. В отличие от жестковальцовых катков они способны уплотнять более толстые слои грунта за меньшее число проходов по одному следу, не разрушая при укатке щебень и гравий. Пневматические вальцы располагаются настолько близко друг к другу, насколько допускает конструкция катка. Это позволяет сузить полосы неуплотненного грунта, остающиеся между ними. Независимая подвеска каждого вальца обеспечивает равномерное уплотнение поверхности по всей ширине полосы уплотнения.

Корпус секции, в которой устанавливается пневматический валец, одновременно служит ящиком для балласта из чугунных отливок или бетонных блоков, позволяющих при необходимости утяжелить каток. Для эффективности пневмоколесного катка кроме массы большое значение имеет давление в шинах.

Рис 1.2 Расположение кулачков в шахматном порядке

Во избежание налипания грунта в промежутках между дисками устанавливаются скребки, концы которых немного не доходят до цилиндрической поверхности ступиц дисков. Такой каток работает подобно кулачковому, но при одинаковой с ним массе уплотняет, благодаря большей площади контакта, более толстые слои грунта.

Современные модели прицепных жестковальцовых катков, как правило, оборудуются вибраторами направленных колебаний (рис 1.3), позволяющими интенсифицировать процесс уплотнения.

При выключенных вибровозбудителях такие машины работают в режиме статического уплотнения, а при включенных к эффекту принудительного сближения частиц грунта добавляется эффект снижения сил трения и сцепления между ними благодаря высокочастотным колебаниям. Вибровозбудитель с двух и более амплитудными дебалансами (рис 1.4) и гидрообъемным приводом обычно устанавливается внутри вальца (рис 1.5) и соединяется с гидросистемой тягача.

Рис 1.3 Схема действия простейшего вибровозбудителя направленных колебаний:

1 и 2 - дебалансные колеса со смещенными центрами масс зубчатыми венцами, обеспечивающими синхронность вращения; - направление скорости вращения; - направление возбуждающей силы.

В мировой практике для уплотнения грунтов наряду с прицепными широко используются и самоходные катки, оборудованные всеми типами перечисленных выше вальцов. В последние годы получили распространение комбинированные катки (рис.) с шарнирносочлененной рамой, одним жестким вальцом с вибровозбудителем и ведущей пневмоколесной осью и полностью пневмоколесные катки (рис 1.6).

Подавляющее число моделей комбинированных катков могут комплектоваться одним основным и сменными вальцами. В некоторых конструкциях меняется только валец, в других он меняется вместе с передней рамой.

Гладковальцовые катки могут комплектоваться сборной оболочкой с кулачками на внешней поверхности, закрепляемой на гладком вальце без его демонтажа (рис. 1.4).

Рис 1.4 Двухамплитудный вибратор, дебалансная масса которого состоит из стальной дроби, пересыпающейся ближе к оси вращения или дальше от нее в зависимости от направления вращения ротора

В ряде случаев это позволяет обойтись одной уплотняющей машиной и снижает затраты времени на ее переоборудование при смене вида работ. Как правило, жесткие вальцы комбинированных катков оборудуются кроме привода вибратора и ходовым гидрообъемным приводом, расширяющим возможности машин при первых проходах по свежеотсыпанному грунту и работе на крутых продольных уклонах.

Самоходные пневмоколесные катки, как правило, имеют моноблочную раму с балластными отсеками. Если в качестве балласта используется вода, то балластные отсеки разделены перегородками, уменьшающими толчки от ее всплесков и исключающими нарушение развесовки машины. Рама обеспечивает одинаковую нагрузку на все колеса и равномерное распределение массы балласта. Ходовое оборудование катка, являющееся одновременно и его рабочим оборудованием, представляет собой двухосное (иногда полноприводное) шасси с разным по осям числом независимо подвешенных колес, размещенных настолько близко друг к другу, насколько допускает конструкция привода колес (рис. 1.5).

Рис 1.5 Размещение дебалансов вибратора в вальце катка: 1 - виброустойчивые подшипники; 2 - низкоскоростное масляное уплотнение; 3 - дебалансные массы; 4 - масло для смазки и охлаждения узлов

Рис. 1.6 Самоходный пневмоколесный каток с жесткой рамой, передней управляемой и задней ведущей осью

Эффективность уплотнения; используются для уплотнения любых грунтов, но наиболее эффективны при работе на несвязных и малосвязных грунтах. От трамбующих вибротрамбующие машины отличаются малыми импульсами и высокой частотой ударов. По принципу действия к вибротрамбующим машинам могут быть отнесены виброштампы и виброплиты. Во взаимодействии жесткого вальца виброкатка с уплотняемым грунтом наряду с укаткой также присутствует эффект вибротрамбования.

Малогабаритные виброштампы массой от 40 до 100 кг используются для уплотнительных работ малых объемов и в ограниченном пространстве. Виброштамп опирается на грунт массивной прямоугольной пятой с закругленной передней кромкой, на которой установлена колонна с подрессоренным приводом (обычно двигателем внутреннего сгорания) и вибратором. При работе двигателя эксцентрик направленного действия развивает силу, вынуждающую установку подпрыгивать на уплотняемой поверхности. Уплотнение происходит под действием кинетической энергии удара пяты виброштампа о грунт, сложенной с возмущающей силой.

Виброштампы оборудуются амортизаторами, поглощающими обратный удар при работе на плотных грунтах, и системами фильтрации воздуха, поступающего в двигатель. По принципу вибротрамбования работает и ручной универсальный инструмент с пневмо-, гидро- и электроприводом, в частности, отбойные молотки и бетоноломы со специальными трамбующими насадками вместо пик. Разумеется, их использование носит не регулярный, а вспомогательный характер и не может рассматриваться в качестве приемлемого способа уплотнения больших объемов грунтов.

Асфальтовый каток предназначен для послойного уплотнения асфальтобетонной смеси с целью придания ей прочности, водонепроницаемости и ровности, оговоренных техническими условиями на автодорожные и аэродромные асфальтобетонные покрытия. Общим конструктивным признаком всех катков, независимо от назначения, размера и технических характеристик, является использование движителя не только по прямому назначению, но, одновременно, и для уплотнения опорной поверхности. В принципе, любое ходовое устройство, опираясь на поверхность, уплотняет ее, но в катках этот побочный, и, часто, нежелательный эффект стал основным достоинством и потребительским свойством. Основное требование, предъявляемое к асфальтобетонному покрытию - его ровность, поэтому для уплотнения асфальта используются только катки гладковальцовые и пневмоколесные с гладким протектором.

Машины, уплотняющие дорожно-строительные материалы, используют два физических процесса: статическое и динамическое (или вибрационное) уплотнения. Статическое уплотнение материала происходит в результате медленного (почти статического) повышения напряжения в слоях материала, прилегающих к зоне контакта с движителем катка. При этом частицы, сближаясь, соприкасаются друг с другом, что увеличивает несущую способность покрытия и уменьшает его пористость.

Эффективность статического уплотнения зависит от величины напряжения (которое, впрочем, не должно превышать несущую способность покрытия на момент уплотнения) и от площади контакта, и распространяется относительно недалеко от зоны приложения нагрузки, поэтому толщина уплотняемого слоя невелика. У катков с гладкими металлическими вальцами этот недостаток в первой фазе уплотнения усугубляется большой разницей между жесткостями вальца и асфальтобетонной смеси. В результате погружения вальца в рыхлую смесь сопротивление перекатыванию возрастает, а перед вальцом образуется волна деформируемой по мере его движения смеси с нарушенной структурой. На границах полосы уплотнения возникает резкий перепад напряжений в уплотненной и неуплотненной смеси, в дальнейшем приводящий к образованию трещин.

В меньшей степени эти недостатки свойственны эластичным шинам пневмоколесных катков, большое и плоское пятно контакта которых создает обширную зону уплотнения, не сдвигает верхний слой покрытия при перемещении и обеспечивает плавный перепад напряжений на границах уплотненного участка. Пневмоколесные катки обеспечивают лучшее уплотнение слоя по всей глубине, препятствуют волнообразованию и, благодаря независимой подвеске колес, позволяют добиваться более равномерной плотности по ширине укатываемой полосы.

Но те же особенности мешают получить с помощью пневмоколесных катков ровную поверхность, поэтому на завершающей стадии уплотнения, когда покрытие уже мало деформируется под жестким вальцом, гладковальцовые катки используют для отделки поверхности.

Серьезным резервом повышения степени уплотнения является интенсификация процесса с помощью вибрации. На пневмоколесных катках применение вибрации бессмысленно, так как пневмоколеса - хорошие виброизоляторы, но катки с жесткими вальцами обязательно оборудуются дебалансными вибраторами с регулируемыми амплитудно-частотными характеристиками. В большинстве случаев используются двухрежимные вибровозбудители, но известны конструкции катков, располагающие пятью и более режимами колебаний. Амплитуда, частота и вынуждающая сила подбираются с учетом назначения и массы катка.

Попытки совместить преимущества жестковальцовых и пневмоколесных катков, избавившись от присущих им недостатков, реализовались в катках комбинированной компоновки, у которых одна ось оборудована пневматическими колесами с гладким протектором, а другая - одним сплошным или разрезным гладким металлическим вальцом. Для уплотнения грунтовых и щебеночных оснований также используются комбинированные катки, но их пневматические колеса оснащены шинами с развитым протектором и используются не столько для уплотнения, сколько для создания тягового усилия. У комбинированного асфальтового катка зазоры между пневмоколесами невелики, поэтому зоны уплотнения, возникающие под каждым из них, смыкаются на небольшой глубине, образуя область повышенного напряжения по всей ширине уплотняемой полосы.

Катки с жесткими вальцами и комбинированные катки монтируются в зависимости от принятой компоновочной концепции на моноблочных и шарнирно-сочлененных рамах. Моноблочная рама с двумя управляемыми вальцами обеспечивает изменение направления движения поворотом переднего или заднего вальца или одновременным поворотом обоих. Она также позволяет увеличить ширину уплотняемой полосы при движении катка «крабом». Тем же преимуществом обладают конструкции, в которых расширение полосы уплотнения достигается осевым сдвигом одного из вальцов.

Шарнирно-сочлененная рама состоит из передней и задней полурам, поворачивающихся относительно друг друга в горизонтальной плоскости на угол до 30... 35° и в поперечной - на угол ±(8... 12)°. Она изменяет набор способов поворота (добавляется «излом» рамы, устраняется поворот заднего вальца) и, кроме того, при движении «крабом» сохраняет ориентацию кабины по направлению движения.

Каждая из полурам опирается на жесткий валец или комплект пневматических колес. Ось жесткого вальца неподвижна относительно полурамы, а ось пневматических колес может быть неподвижной (это типично для конструкций, где пневмоколеса и валец взаимозаменяемы) или может поворачиваться относительно рамы, увеличивая маневренность машины в целом. Каждая из полурам снабжена балластным водяным баком, выполняющим также функции резервуара оросительной системы. Вода, поступая через распределительную трубку, охлаждает поверхность вальца и препятствует налипанию асфальтовой смеси. Налипшая смесь счищается с вальцов и пневмоколес скребками, так как только чистая поверхность вальца позволяет получить ровное покрытие без вмятин и задиров.

Вальцы катков подвергают чистовой механической обработке, чтобы повысить гладкость уплотняемого покрытия, а их кромки закругляют, что позволяет избежать резких перепадов напряжения в соседних полосах и ярко выраженной границы между ними, провоцирующих образование трещин. Вальцы средних и тяжелых катков оснащаются обрезными роликами, отделяющими остатки асфальта по бокам полосы уплотнения, от укатанного покрытия и прикатывающими края уплотняемой полосы, что повышает ее прочность.

В рабочем положении ролик прижимается своей торцевой поверхностью к кромке вальца в месте его контакта с покрытием, а заостренная кромка ролика опускается ниже поверхности вальца и прорезает на всю толщину уплотняемого покрытия щель, отделяющую уплотненный асфальт от смеси, не попавшей под валец. Из рабочего положения в транспортное и наоборот ролик переводится гидроцилиндром.

При поворотах части вальца, удаленные от оси поворота, могут повреждать покрытие, проскальзывая по нему из-за разницы линейных скоростей. Поэтому широкие жесткие вальцы делают разрезными. Фактически вместо одного вальца на валу или оси размещают два прижатых друг к другу вальца. Щель между ними настолько узка, что не сказывается на текстуре покрытия. Половины ведущего вальца соединены между собой дифференциалом, а ведомого вальца - свободно вращаются на оси и на поворотах движутся с разной линейной скоростью.

Ходовая гидрообъемная трансмиссия жестковальцовых и комбинированных катков состоит из одного (при одном ведущем вальце) или двух контуров. Гидрообъемный ходовой привод ведущего вальца включает в себя насос регулируемой производительности, гидромотор и конечный редуктор. При выходе из строя одного из контуров другой способен обеспечить нормальную работу катка. Ведущие пневмоколеса комбинированных асфальтовых катков монтируются на неразрезном мосту попарно (обычно их число равно четырем). Момент на каждую из пар подается через дифференциал.

Гидрообъемный рулевой механизм следящего типа управляет «изломом» рамы с помощью двух гидроцилиндров двойного действия, питаемых шестеренчатым насосом. Гидросистема рулевого управления имеет приоритет перед другими контурами, т.е. предоставляемая в ее распоряжение мощность не зависит от уровня нагрузки других агрегатов.

Комбинированные катки с поворотом пневмоколес при работе маневрируют, не прибегая к «излому» рамы, поэтому эти две системы маневрирования могут быть независимыми друг от друга. В таких конструкциях гидропривод «излома» рамы не связан с гидравлической рулевой системой следящего типа. Вибровозбудители, установленные на одном или обоих вальцах, как правило, приводятся гидромоторами, соединенными с аксиально-поршневыми насосами постоянной или переменной производительности.

Пневмоколесные асфальтовые катки отличаются от пневмоколесных катков для уплотнения грунтов только отсутствием рисунка на протекторе пневмоколес. Во всем остальном их конструкции идентичны. Они имеют жесткую раму, опирающуюся на ходовое оборудование в трех точках (одна впереди, две сзади), с отсеком для балласта в средней части. При загрузке балласта в виде песка или металлических грузов рабочая масса катка увеличивается на 70... 100%. Ведущие пневмоколеса задней оси расположены на неразрезном мосту. В качестве ходовой трансмиссии используется гидрообъемный привод. Небольшой зазор между ведущими колесами диктует применение в качестве конечной передачи цепного редуктора. Управляемые передние пневмоколеса качаются в поперечной плоскости и крепятся к раме в одной точке, что гарантирует равномерное распределение массы катка по уплотняемой поверхности.

Количество передних и задних колес разное (при четном числе ведущих колес), благодаря чему их колеи перекрывают друг друга, и после прохода катка не остается неуплотненных полос. Каждое из пневмоколес снабжено скребком, очищающим его поверхность от налипающего асфальта, что предотвращает появление неровностей на готовом покрытии. Рулевое управление оснащается гидрообъемным усилителем, позволяющим преодолеть сопротивления блока передних колес повороту.

Современные модели пневмоколесных катков оборудуются централизованной системой регулировки давления в шинах, позволяющей регулировать площадь контактного отпечатка и напряжение в зоне уплотнения в соответствии с типом и состоянием уплотняемой смеси.

Для увеличения срока, в течение которого асфальт сохраняет способность к уплотнению, пневмоколеса и жесткие вальцы могут закрываться «тепловыми» фартуками, замедляющими остывание пневмоколес, вальцев и материала в зоне уплотнения.

В качестве рабочего тормоза используется гидрообъемная ходовая трансмиссия, останавливающая машину при падении давления в контурах гидросистемы ходового привода. Торможение начинается при переводе рычага реверса в нейтральное положение и прекращается после включения заднего или переднего хода. грунт каток тяговый привод

В ряде случаев ходовой гидропривод дополняется пропорциональным электроприводом, который задает темп торможения и разгона, исключающий повреждение покрытия при реверсировании катка.

Многодисковые стояночные (они же аварийные) тормоза нормально замкнутого типа устанавливаются в ступицах вальцов и колес либо на валах коробки передач. Они включаются оператором с пульта управления либо автоматически - при падении давления в гидросистеме или остановке двигателя.

При необходимости автоматические тормоза могут быть механически разблокированы. Иногда в целях повышения безопасности катки, как и другие дорожные машины, оборудуются блокировкой запуска двигателя при включенной передаче.

Производительность катка во многом зависит от эффективности работы машиниста, средства повышения которой хорошо известны. Хорошая видимость зоны работ достигается увеличением площади остекления кабины, низкопрофильными скругленными и обуженными корпусными деталями, приданием дополнительных степеней свободы рабочему креслу оператора (вращение и сдвиг во все стороны).

Машинистам катков с жестким вальцом необходимо видеть край вальца. Этого добиваются выносом рабочего места за боковой габарит катка (в кабинах для этой цели делают специальный смотровой фонарь), осевым смещением вальца, наклоном опорных вилок вальца и устройством смотровых проемов в корпусе катка.

Кабина современного катка оборудуется вибро- и звукоизоляцией, подрессоренным и регулируемым креслом, комплектом аудиовизуальных индикаторов и приборов, информирующих о состояния систем и агрегатов катка.

В список оборудования кабины также могут входить системы автоматического управления рабочими процессами и контроля состояния агрегатов, защитная конструкция К.ОР8/РОР8, климатическая установка (от простого вентилятора до кондиционера с очисткой забортного и увлажнением циркулирующего воздуха), дополнительное освещение зоны работ, проблесковый маяк и т.д.

Таблица 1.2

Характеристика асфальтовых катков*

Марка	Тип движителя	Масса, т	Мощность, кВт	Ширина укатки, м	Статическая линейная нагрузка, кг/см	Максимальная рабочая скорость, км/ч.
ДУ5М	Комби	. 2,2	5,9	0,87	18,0	3,0
ДУ72	Вальцы	5,5	18,4	1,08	22,0	5,5
ДУ47Б	»	6,0	36,7	1,4	25,0	6,8
ДУ73	»	6,5	44,0	1,4	25,0	8,0
ДУ96	»	7,0	48,0	1,5	24,5	12,0
ДУ97	Комби	7,0	48,0	1,5	24,7	12,0



2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАТКОВ

2.1 Расчет мощности двигателя

Мощность двигателя должна обеспечивать нормальную работу катка в наиболее тяжелых условиях, которыми являются укатка рыхлого щебня на предельном подъеме или проход катка на транспортной скорости по хорошей дороге с предельным подъемом.

Необходимая мощность двигателя (кВт)

(1)

где T-сила тяги на ободе ведущих вальцов катка, кН; v-скорость движения катка, км/ч; - КПД трансмиссии от двигателя к ведущим вальцам; =0,65 … 0,85.

.

Выбираем двигатель с мощностью 20 кВт.

2.2 Расчет тягового баланса

Сила тяги Т должна быть равна или больше суммы всех сопротивлений, возникающих при движении катка, т. е. :

(2)

где W ₁ -сопротивление перекатыванию катка по дороге с учетом преодоления уклонов, кН; W₂ - сопротивление от сил инерции при трогании с места, кН; W₃- дополнительные сопротивления, возникающие при движении катка на криволинейных участках, кН.

Сопротивление перекатыванию катка по дороге

(3)

где G-сила тяжести катка, кН; f-коэффициент сопротивления перекатыванию, который может быть выбран по данным, приведенным ниже; i-уклон принимаемый в пределах 0,05 … 0,08.

Коэффициент f для катков с гладкими металлическими вальцами при движении по покрытиям различных видов.

Рыхлому щебню………………………………………….……0,15 - 0,20

Плотному щебню………………………………………….…..0,06 - 0,08

Асфальтобетону (первый проход) …………………………...0,12 - 0,15

Асфальтобетону (последние проходы)………………………0,05 - 0,06

Хорошему асфальтобетонному покрытию…….…………….…….0,045

Булыжной мостовой…………………………………………..……..0,070

Сопротивление сил инерции при трогании с места

(4)

где m-масса катка, т; v-скорость движения катка, м/с; t_p-время разгона; t_p=2,0…2,5 с; -коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс трансмиссии, двигателя вальцов катка; =1,1…1,15



Дополнительные сопротивления, возникающие при движении катка на криволинейных участках,

W₃=k₁G_{1, (5)}

Где k₁ -коэффициент сопротивления, при движении по рыхлому щебню k₁ =0,3, при движении по плотной поверхности k₁ =0,2;

G₁ -сила тяжести катка, приходящаяся на направляющие вальцы, кН.

Зная отдельные сопротивления, определяют суммарное сопротивление, мощность и силу тяги на ведущих вальцах катка, которую необходимо проверять по условию сцепления с поверхностью укатываемого покрытия:

.

T??W;

25000?15072

T?Q_сцц_сц ??W. (6)

Где Q_сц -сцепной вес катка, т. е. сила тяжести, приходящаяся на ведущие вальцы, кН;

ц_сц -коэффициент сцепления ведущего вальца с поверхностью покрытия 0,5-0,6.

25000?17658?15072

2.3 Расчет производительности катка

Производительность катка.

Производительность катков (м² /ч) уплотняемой поверхности:

П=1000(В-а)v_ср /n, (7)

П=1000(1,5-0,2)2/25=104м²/ч.

2.4 Расчет на прочность основных частей

При повороте направляющего вальца катка между ним и поверхностью уплотняемого материала возникают силы трения, которые должны преодолеваться механизмом ручного управления. Силы трения обусловлены различной скоростью по ширине вальцов при повороте, что вызывает их проскальзывание.

Пусть Р₁-сила тяжести катка, приходящаяся на направляющий валец (вальцы), G_в-сила тяжести самого вальца (вальцов); тогда общая реакция поверхности

. (8)

кН;

Условную силу трения F вальца о поверхность можно считать приложенной на расстоянии ј его ширины В от оси.

При неразрезном вальце момент сил трения, препятствующий повороту вальца,

; (9)

Где -коэффициент трения скольжения металлического вальца о каменный материал уплотняемой поверхности; =0,5… 0,7.

;

Момент на шкворне создаваемый механизмом, М_пов =М_тр.



3. РАСЧЕТ ПРИВОДА ВИБРОВАЛЬЦА

3.1 Выбор электродвигателя

Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле:

где - общий КПД привода;

По данным, приведенным в таблице А.1 [2], принимаем:

- КПД клиноременной передачи ();

- КПД зубчатой передачи с цилиндрическими колесами, работающей в масляной ванне ();

- КПД учитывающий потери в паре подшипников качения (

).

,

.

По таблице А.2 [2] выбираем трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель серии 4А80В2У3;

.

Определяем мощности на валах привода:

3.2 Кинематический расчет привода

Общее передаточное число:

Производим разбивку передаточного числа по ступеням согласно рекомендациям таблицы А.1 [2]. Так как редуктор является соосным, то принимаем предварительно , тогда передаточное число редуктора , а передаточное число клиноременной передачи

Определяем частоты вращения валов привода:

частота вращения вала электродвигателя

частота вращения ведущего вала редуктора



частота вращения промежуточного вала редуктора

частота вращения ведомого вала редуктора

Определяем крутящие моменты на валах:

на валу электродвигателя

на ведущем валу редуктора

на промежуточном валу редуктора

на ведомом валу редуктора

Определяем ориентировочно диаметры всех валов привода:

,

где - допускаемое напряжение кручения.

Обычно принимаем - для редукторных и других аналогичных валов.

или

или

или

или



4. РАСЧЕТ РЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

Определение основных размеров ремня [5, стр.16].

1. Определим расчетный передаточный момент

где С_р - коэффициент, учитывающий динамичность нагружения передачи и режим ее работы (С_р=1 нагрузка спокойная);

2. Минимальный расчетный диаметр ведущего шкива (по ГОСТу 17383-73): ,

3. Расчетный диаметр ведомого шкива

По ГОСТ 17383-73

4. Действительное передаточное число проектируемой передачи:

где - коэффициент упругого скольжения.

5. Минимальное межосевое расстояние



6. Расчетная длина ремня.

7. Межосевое расстояние:

8. Угол обхвата ремнем меньшего шкива

9. Скорость ремня

10. Определение число ремней в передачи.

где Р₁=2,15 кВт - передаваемая мощность;

Р₀=3,83 - мощность, передаваемая одним ремнем;

С_к - коэффициент, учитывающий число ремней в передаче. Предварительно принимается равным 1.

- коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата;

- коэффициент, учитывающий длину ремня;

- коэффициент, учитывающий динамичность нагружения передачи и режим ее работы;

11. Расчет силы нагружающей вал.

где - предварительное натяжение ремня;

- окружное усилие;

- коэффициент тяги.

Для передач с периодическим контролем натяжения ремня

Ремень нормального сечения В(Б) расчетной длиной , IV класса: Ремень В(Б)-2000 IV ГОСТ 1284.1-89



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Курсовой проект способствует закреплению, углублению и обобщению знаний и применению этих знаний к комплексному решению конкретной инженерной задачи по проектированию машин.

Следует отметить особую роль курсового проектирования по "Дорожным машинам" в приобщении студентов к деятельности инженеров и исследователей, в понимании значения общетеоретических и общеинженерных дисциплин.



ЛИТЕРАТУРА

1. Абросимов К.Ф., Бромберг А.А., Катаев Ф.П. Машины для строительства дорог. Машгиз, 1962.

2. Атлас конструкций дорожных машин. Под редакцией проф. Бромберга А. А., Машгиз, 1959.

3. Алексеева Т.В. И др. Машины для земляных работ. Под редакцией проф. Бромберга А.А. Машгиз, 1964.

4. Иванов М.Н. «Детали машин» Учебник для студентов высших технических учебных заведений - 5-е изд.- М.: Высшая школа, 1991.

5. Ритов М.Н. и др. Эксплуатационные качества современных зарубежных машин. Автотрансиздат, 1955.

6. Севров К.П., Лозовой Д.А., Мер И.И. Прицепные и навесные дорожные машины. Автотрансиздат, 1955.

7. Бородачев И.П. и др. Строительное и дорожное машиностроение за рубежом. Вып. 2. ЦИНТИАМ, 1962.

8. Вощинин А.И., Савин И.Ф. Гидравлические и пневматические устройства на строительных и дорожных машинах. Ашгиз,1954.

9. Плешков Д.И. Дорожно-строительные машины. Профтехиздат,1960.

10. Пиковский Я.М. и др. Дорожные машины и оборудование. Машгиз,1960.

11. К.А. Артемьев и др. Дорожные машины. Часть 2. Машины для устройства дорожных покрытий.

Размещено на Allbest.ru

...