Технологии сохранения и восстановления работоспособности автомобильных дорог

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вопрос 1. Эксплуатационные условия, повышающие работоспособность сборочных единиц и систем

Условия эксплуатации СДПТМ машин характеризуются переменными режимами работы, высокой запыленностью и колебаниями температуры окружающего воздуха, дорожных и грунтовых условий.

Режим работы двигателя характеризуется мощностью, частотой вращения, температурой масла и охлаждающей жидкости. В зависимости от конструкции двигателя существуют оптимальные значения этих показателей, определяющие эффективное использование машины по назначению. Резко отличаются от оптимальных значений показатели при пуске, прогреве и остановке двигателя, что приводит к увеличению скорости изнашивания его элементов. Для уменьшения износа при пуске двигателя необходимо: перед пуском обеспечить подачу масла на трущиеся поверхности; при температурах ниже 5 °С запускать двигатель с предварительным прогревом либо применять масло с депрессорными или загущающими присадками; прогревать двигатель до оптимальной температуры 85-90 °С на небольших нагрузочных режимах. Существенно влияет на изнашивание двигателя (особенно цилиндропоршневой группы) выбор топлива. Применение не соответствующего двигателю топлива приводит к нагарообразованию, перегреву двигателя и интенсивному старению масла, что вызывает ухудшение качества смазки всех трущихся деталей двигателя.

Снижение износа деталей двигателя достигается оптимальной степенью форсирования по частоте вращения и эффективному давлению.

Сборочные единицы трансмиссии СДПТМ работают в условиях высоких

ударных, вибрационных и контактных нагрузок в широком диапазоне температур, влажности и запыленности воздуха.

Основными рабочими элементами сцепления являются ведомые диски, которые, как правило, имеют наибольшую вероятность отказов. При эксплуатации следует поддерживать постоянным (2-4 мм) зазор между выжимным подшипником и оттяжными рычагами. Работоспособность гидродинамических передач зависит от чистоты, уровня, температуры и давления масла, герметичности соединений всасывающих и нагнетательных магистралей, засорения фильтра.

Особенностью технического обслуживания гидропривода трансмиссии является исключение попадания механических включений в масло.

Повышенный износ деталей коробок передач и редуктора ведущего моста связан с наличием абразива и усталостными явлениями. Интенсивность изнашивания зависит от режимов работы, качества смазочных материалов и наличия абразивных частиц в окружающей среде. Интенсивность изнашивания элементов гусеничного движителя (траков, пальцев, осей и втулок колес и катков и др.) зависит от абразивной среды и качества регулировки гусеничного полотна. Интенсивность и равномерность изнашивания колесного движителя зависит от давления воздуха в шинах, схождения и развала колес. Пониженное давление вызывает большие деформации шины, что уменьшает ее ресурс. Избыточное давление отрицательно сказывается на работоспособности каркаса и подвески машины, особенно при перемещении по неровной поверхности.

Отклонение установленных значений схождения колес и угла их развала приводит, соответственно, к усиленному проскальзыванию элементов протектора с увеличением изнашивания и неравномерному износу наружной и внутренней кромок.

Работоспособность систем управления определяется, как правило, статической и динамической нагрузками, герметичностью системы и наличием абразивных частиц в окружающей среде.

Работоспособность гидропривода в значительной степени определяется состоянием

рабочей жидкости и герметичностью системы. Эксплуатационные свойства рабочей жидкости характеризуются вязкостно-температурными свойствами, смазывающей способностью, совместимостью с компонентами гидросистемы, наличием механических примесей. Работоспособность тормозных устройств зависит от удельных нагрузок, скорости относительного перемещения деталей, температуры их поверхностей, частоты и продолжительности включения. Работоспособность аккумуляторных батарей зависит от силы разрядного тока, температуры электролита и степени их заряженности. Увеличение разрядного тока понижает емкость аккумуляторных батарей (до 25 % номинального значения), так как снижается глубина проникновения электролита в пластины. Максимальная нагрузка на батарею приходится при работе стартера, когда сила разрядного тока достигает 300-600 А. Длительная разрядка в стартерном режиме приводит к деформации решеток. В связи с этим время непрерывной работы стартера ограничивается 5 с, перерыв не менее 30 с.

Емкость аккумуляторных батарей зависит от степени заряженности их в процессе эксплуатации или хранения. При эксплуатации важно, чтобы регулятор напряжения поддерживал оптимальное напряжение генератора,а при хранении необходимо исключить саморазряд батарей, который при положительных температурах (5-30 °С) может достигать от 0,3 до 1% емкости за сутки. При температуре ниже -5 °С саморазряд аккумуляторных батарей практически отсутствует, поэтому и хранить батареи целесообразно при отрицательных температурах, но не ниже -30 °С. Работоспособность генератора с регулятором напряжения зависит от температуры в процессе работы и исключения коротких замыканий в цепи до предохранительного блока и в цепи обмотки возбуждения.

Вопрос 2. Новые технологии при строительстве и ремонте автомобильных дорог

Новыми технологиями сохранения и восстановления работоспособности автомобильных дорог являются: регенерация существующих покрытий, технология тонкослойных асфальтобетонных покрытий, технологии с использованием битумных эмульсий.

В зарубежной литературе регенерация асфальтобетонных покрытий определяется термином «рисайклинг». По месту осуществления регенерации различают два метода:

1) рисайклинг на заводе;

2) рисайклинг на дороге.

Технологический поток регенерации на заводе имеет следующий вид (рис.4.1)[1]:

1) снятие старого покрытия холодным или горячим фрезерованием или

разломом;

2) доставка автотранспортом старого материала на передвижной или стационарный асфальтобетонный завод;

3) приготовление новой асфальтобетонной смеси из материала старого покрытия с добавлением каменного материала и битума в соответствии с требованиями рецептуры;

4) доставка новой асфальтобетонной смеси автотранспортом на ремонтируемый участок;

5) распределение асфальтобетона асфальтоукладчиком;

6) уплотнение.

автомобильный дорога работоспособность ремонт



Рис. 4.1. Поток материалов при рисайклинге на заводе

Технологический поток регенерации на дороге производится специальной машиной-ремиксером. За один рабочий ход материал старого покрытия нагревается, перерабатывается с добавлением или без добавления нового материала, распределяется и уплотняется (рис. 4.2)[1].

Рис. 4.2. Поток материалов при рисайклинге на рабочей площадке

При восстановлении дорог ремиксером-4500 могут быть использованы четыре способа (метода) регенерации:

1. Метод Reshape -- профилировка.

2. Метод Repave -- профилировка с восстановлением слоя износа.

3. Метод Remix -- профилировка с изменением структуры покрытия.

4. Метод Remix-Plus -- профилировка с изменением состава смеси и устройством слоя износа.

Технология холодного рисайклинга позволяет добиться повторного максимального использования материалов существующего покрытия при восстановлении автомобильных дорог.

Использование метода холодного рисайклинга исключает необходимость транспортировки старого сфрезерованного материала в отвалы, устраняются дополнительные помехи дорожному движению со стороны большегрузных автомобилей, которые были бы задействованы на транспортировке снятого материала. С другой стороны, использование холодного рисайклинга уменьшает количество применяемых новых материалов по сравнению с обычными способами ремонта. Кроме экономических преимуществ, холодный рисайклинг оказывает минимальное воздействие на окружающую среду.

При ремонте дорожной одежды возможно использование двух вариантов холодного рисайклинга (рис. 4.9)

а б

Рис, 4.9. Возможные варианты холодного рисайклинга: а -- рисайклинг укрепленного слоя дорожной одежды; б -- рисайклинг укрепленного и неукрепленного слоев дорожной одежды

Наиболее распространенной в настоящее время технологией устройства тонкослойного асфальтобетона является технология «Эвродит» (английское название «Новочип»). Применение технологии тонкослойных асфальтобетонов -- это попытка устранить недостатки поверхностных обработок при сохранении их основных преимуществ.

Поверхностные обработки устраивают как изоляционные слои и слои износа на покрытиях автомобильных дорог, что обеспечивает хорошие сцепные качества колес автомобилей с покрытиями. Однако поверхностные обработки не устраняют погрешности (неровности) профиля, а качество зависит от погодных условий и всегда есть риск выброса каменных материалов.

Тонкослойные покрытия «новочип» позволяют сохранить достоинства поверхностных обработок (хорошие изолирующие и сцепные качества) и устранить указанные выше недостатки (рис. 4.14)[1].

Любое покрытие автомобильной дороги в процессе эксплуатации изнашивается от истирания под автомобильными колесами и воздействия погодно-климатических условий. Для защиты несущего основания от разрушения принято использовать поверхностные обработки.

Традиционная технология устройства поверхностных обработок предусматривает использование битумов. В настоящее время все большее распространение находят битумные эмульсии. Используются одиночные и двойные поверхностные обработки. Технология обработки покрытия практически не отличается от традиционно используемых: по поверхности разбрызгивается битумная эмульсия и распределяется мелкий щебень.

При одиночной поверхностной обработке по покрытию разбрызгивается битумная эмульсия (1,6-2,0 кг/м2) и производится россыпь щебня фракций 5-8 мм и 8-11 мм, а затем укатка пневмокатком.

Если на ремонтируемом покрытии имеются трещины, то рекомендуется устраивать двойную поверхностную обработку. Существует два способа выполнения двойной поверхностной обработки.

В первом случае работы проводятся следующим образом:

1. Осуществляется разлив битумной эмульсии с нормой 1,0-1,3 кг/м2.

2. Распределяется щебень фракций 8-11 мм или 11-16 мм.

3. Проводится второй разлив вяжущего материала с нормой распределения 1,6-2,0 кг/м2.

4. Россыпь мелкого щебня фракций 2-4 мм или 4--8 мм.

Если на ремонтируемом покрытии образовалась колея, то рекомендуется устраивать защитные слои из холодного асфальтобетона.

Холодная асфальтобетонная смесь приготавливается в специальных машинах, которые производят и укладку асфальтобетона. Эти машины снабжены контейнерами для минеральной части, битумной эмульсии, воды и добавок (цемента).

Строительство цементобетонных покрытий

Технология устройства цементобетонных покрытий состоит из следующих операций:

1. подготовительные работы;

2. доставка приготовленной смеси к месту укладки;

3. распределение смеси;

4. формирование конструктивного слоя;

5. уплотнение цементобетонной смеси;

6. отделка поверхности цементобетонного покрытия;

7. уход за свежеуложенным бетоном;

8. устройство швов;

9. герметизация швов.

К подготовительным работам при устройстве цементобетонных покрытий относятся:

1) установка копирных струн, которые обеспечивают ровность конструктивных слоев дорожной одежды и их плановое и высотное расположение при работе бетоноукладочных машин со скользящей опалубкой;

2) установка рельс-форм для работы комплектов машин на рельс-формах;

3) заготовка и установка арматуры и конструкций швов расширения.

Вопрос 3. Характерные виды потери работоспособности основных узлов рабочего оборудования, сборочных единиц и систем ПТСДМ

При взаимодействии рабочего органа с разрабатываемым материалом происходит абразивное изнашивание с многократным деформированием поверхности металла, в результате чего наблюдается усталостное разрушение его поверхностного слоя. Усталостные разрушения возникают также в деталях машин при трении качения с проскальзыванием. Они приводят, как правило, к непрогнозируемым внезапным отказам.

Отказы могут возникать вследствие износа деталей или нарушения регулировки сборочных единиц. В условиях эксплуатации необходимо своевременно обнаруживать износ сопряжений без разборки машины. Так, увеличенные зазоры в сопрягаемых деталях можно определить покачиванием деталей относительно друг друга, причем зазор в пределах 0,05-0,10 мм определяется без приборов.

Шум в зубчатых передачах свидетельствует об увеличенном зазоре и износе профиля зубьев. Стуки и шум в подшипниках возникают из-за износа шариков (роликов) или беговых дорожек. Глухие и резкие толчки при изменении направления вращения связаны с износом шпоночных и шлицевых соединений. Работоспособность подшипников и других трущихся поверхностей можно определить по коэффициенту трения и температуре нагрева (если она превышает 70 °С, это свидетельствует о наличии неисправностей).

О потере работоспособности гидро- и пневмосистем можно судить по выходному параметру их герметичности и степени загрязнения рабочей жидкости и воздуха, а о степени износа поверхности прецизионных сопряжений распределителей, топливных насосов и гнезд клапанов гидро- и пневмосистем -- по возрастанию утечек, падению давления или увеличению коэффициента трения.

Оценка потери работоспособности сложных систем производится по выходным параметрам. Так, для насоса это производительность, давление и равномерность подачи, а для двигателей внутреннего сгорания -- развиваемая мощность, расход топлива и количество газов, прорывающихся в картер.

Для оценки работоспособности трансмиссии применяют суммарный люфт, значение коэффициента полезного действия, кинематическую неравномерность, интенсивность изменения температуры и виброакустические сигналы, генерируемые сборочной единицей.

Для гусеничного движителя характерен абразивный износ, который регламентируется суммарным износом десяти звеньев. Интенсивность изнашивания шин колесного движителя зависит от давления сжатого воздуха, установки передних колес, балансировки колес.

Работоспособность дисков трения фрикционных муфт и сцеплений во многом определяется действиями оператора, качеством регулировки и частотой включения.

Большое влияние на работоспособность сборочных единиц оказывают качество и состояние смазки, которая в процессе эксплуатации из-за окисления и загрязнения теряет свои свойства.

Вопрос 4. Структурная схема диагностирования

Диагностирование машины в целом и ее сборочных единиц должно проводиться в определенной последовательности. Условно процесс диагностирования можно разделить на 5 уровней (рис. 11.7)[1]. Первый уровень включает общее диагностирование машины по выходным параметрам, оценивающим техническое состояние двигателя, трансмиссии, движителя, рабочего оборудования и систем (например, расход топлива, производительность и тяговая мощность). На втором уровне диагностируются двигатель, трансмиссия, движитель, рабочее оборудование и системы машины. В третий уровень диагностирования включены сборочные единицы, приборы и системы двигателя, трансмиссии, движителя, рабочего оборудования. Четвертый уровень включает диагностирование подвижных сопряжений. На последнем (пятом) уровне рассматриваются отдельные детали.

Предлагаемая последовательность позволяет уменьшать трудоемкость выявления неисправностей и прогнозирования работоспособности машины, т.е. при общем диагностировании ее измеряются параметры, характеризующие техническое состояние отдельных систем и сборочных единиц.

Если параметры оценки технического состояния машины в целом находятся в допустимых пределах, то выполнение операций по следующим уровням нецелесообразно. Если на первом уровне контролируемые параметры превышают допустимые значения, то на втором уровне выявляется неисправность, т.е. оценивается техническое состояние раздельно двигателя, трансмиссии, движителя и т.д. Например, при снижении тяговой мощности проверяются мощность двигателя, механические потери в трансмиссии и потери в движителе. На третьем уровне уже проводится поэлементная диагностика или двигателя, или трансмиссии, или движителя для выявления технического состояния их сборочных единиц и систем.

Задача 1.

Определить количество рабочего времени на планируемый год для одноковшового экскаватора ЭО-4111Б при наработке с начала эксплуатации 7680 машино-часов с учетом двухсменной работы

Количество рабочего времени на планируемый год определяется по формуле:

,

гдеД_ррм - количество рабочих дней и дней нахождения машины в ремонте и обслуживании;

К_см - коэффициент сменности, К_см = 2

t_см - продолжительность смены, равная 8 ч;

К_ти - коэффициент технического использования, равный 0,93…0,7 в зависимости от наработки с начала эксплуатации.

Коэффициент технического использования определяется по формуле:

К_ти = А - ВН,

гдеН - наработка с начала эксплуатации или после капремонта;

А, В - коэффициенты, определяемые по таблице В.1, приложение В. [1]

Д_ррм = 365 - (Д_в + Д_пр + Д_м + Д_н + Д_кр) ,

гдеД_в - праздничные и выходные дни, принимаемые по календарю; Д_в = 112

Д_н - непредвиденные перерывы в работе машин, составляющие не более 3% календарного времени за вычетом праздничных и выходных; Д_н = 8

Д_кр - дни, затрачиваемые на капитальный ремонт с доставкой машины на ремонтное предприятие и обратно; Д_кр = 0, т.е. капитальный ремонт не планируется.

Д_пр - количество дней на перебазировку в течение одного года определяется на основании количества и размещения объектов (6 % от Д_ррм); Д_пр = 16

Д_м - перерывы в работе, связанные с неблагоприятными метеорологическими условиями, определяются на основании данных районных управлений Гидрометеослужбы. Д_м = 14

Д_ррм = 365 - Д_в - количество календарных дней за вычетом праздничных и выходных.

Коэффициент технического использования:

Тогда:

Планируемая наработка:

где К_П - коэффициент перехода сменного рабочего времени к часам наработки (мото-час).

Задача 2.

Выбрать ассортимент топливо-смазочных материалов для одноковшового экскаватора ЭО-4111Б, эксплуатируемого в условиях Республики Беларусь

Выбираем ТСМ из условий эксплуатации одноковшового экскаватора круглогодично. Топливо выбираем по ГОСТ 305-82. Для летнего периода - Л-0,2-40 ГОСТ 305-82 и для зимнего 3 - 0,2 минус 20 ГОСТ 305-82.

Группа моторного масла по эксплуатационным свойствам выбирается по средней скорости и среднему эффективному давлению по формулам:

где S - ход поршня, м;

n - частота вращения коленчатого вала, об/мин;

t - тактность двигателя;

m - число цилиндров;

Vh - рабочий объем цилиндра, л.

Определяем Vn и Re для двигателя Д-108, установленного на экскаваторе-4111Б.

Решение. С технической характеристики двигателя Д-108 выбираем значения S, t, m и V_h :

S = 205 мм, t = 4, m = 4, V_h = 3,38; N_e = 81 кВт; n = 1070 об/мин.

Определяем Pe и Vn:

По графику (рисунок 1)[1] выбираем группу Б.

С учетом эксплуатации экскаватора в зимний период класс вязкости принимаем 4з/8 и в летний период возможно применение масла с классом вязкости 10. В соответствии с вышеизложенными рекомендациями по ГОСТ 17479.1-85 назначаем моторное масло М-4з/8Б₂ и М-10Б₂.

Трансмиссионное масло выбираем по ГОСТ 17479.2-85. Для экскаватора по условиям эксплуатации с учетом конструкции назначаем масло ТМ-5-18.

Масло для гидропривода экскаватора назначаем МГ- 15В по ГОСТ 17479.3-85 .

По ГОСТ 23258-78 выбираем пластичную смазку МЛи3/13 - 3 и СКа2/11-2.

Задача 3.

Определить остаточный ресурс ЦПГ двигателя Д-108, если при наработке 6144 моточасов давление сжатия составило 2 МПа, при номинальном значении этого параметра 2,8 МПа и предельном 1,5 МПа

Для ЦПГ = 1,4 (таблица 3).

Определяем изменение зазора к моменту измерения и его предельное значение:

Задача 4.

Определить оборотный фонд основной коробки передач одноковшового экскаватора ЭО-4111Б. В парке эксплуатируется 28 машин, при плановой наработке в год 2129 и ресурсе 9000 ч

При равномерном обновлении парка машин количество сборочных единиц для создания оборотного фонда определяется по формуле

,

где Кн - коэффициент неравномерности поступления сборочных единиц (Кн = 1,05…1,1);

N - количество однотипных машин в парке;

m - количество одинаковых сборочных единиц на машине;

- ресурс сборочной единицы;

Доб - оборачиваемость сборочных единиц в днях.

Продолжительность нахождения коробки в ремонте 1, в пути 30 дней.

,

т.е. на складе и в ремонте должны быть одна коробка.

Количество отказов сборочных единиц в течение года в расчете по среднему ресурсу определяется по формуле

,

Для нашего примера по коробкам передач для самоходного скрепера за 1995 год планируется отказов:

Задача 5.

Определить количество отказов коробки передач самоходных скреперов ДЗ-11 в 2008 и 2009 годах, если наработка на начало 2008 года равна 0, наработка за 2008 год равна 6144 маш-часов и среднеквадратическое отклонение = 920, плановая наработка на 2009 год составляет 2649 маш-ч

При известном законе распределения ресурса можно определить общее количество сборочных единиц, которые требовали замену к наработке с начала эксплуатации t:

,

где F(t) - функция распределения ресурса сборочной единицы. Для нормального закона распределения

,

где(U) - табулированный интеграл вероятностей (таблица 5)[1];

U - квантиль нормального распределения.

где - среднеквадратическое отклонение ().

Количество отказов сборочных единиц на планируемый год определяется их разностью, на конец nг и начало ni-1, т.е.



Оборотный фонд в этом случае составит

.

Определяем квантиль для наработки на конец 2008 года.

По таблице 5 выбираем значение (U) = 0,08 и определяем количество отказов за 2009 год.

Суммарное количество отказов на конец 2009 года при наработке с начала эксплуатации 10329 ч равно

t = 7680 + 2649 = 10329 ч;

n(t) = 28•?(1,4) = 28•0,92 = 25,76

За 2009 год откажет 23 коробки передач.

nг = 26-3=23.

Список использованных источников

1. Методические указания для выполнения контрольной работы для студентов специальности 1 - 36 11 01 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» заочной формы обучения, Могилев 2008г.

2. А.Н. Максименко «Эксплуатация строительных и дорожных машин: Учебное пособие». - СПб.: БХВ - Петербург, 2006, - 400 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru

...