Определение рациональных геометрических параметров поперечного сечения трамбующих брусьев рабочего органа асфальтоукладчика

Наеыщежже сяран автотбшляът, р>оеФ о6ь@ша жерваозок и увеличекше жх дальносш ир1йв (c)до к наобходишсиж еовершезнетвованжя дорожного хозяйства, в первую очередь уаелжченЕем aiofsoGiH дорожных сетей и повшение трансюр’шо-экеилуаФацшонных характариетгик дорог. Обьеш перевозок возрастают быстрее, чем увелииваатся жрот1шенноеть дорог. Несмотря на значительные тем1ы дорожного строшт&дь^ша в нашей стране в течение иослбщних 20−30 лет, когда ереднжй щ)|^ост нротяженностж дорог с тв^ ердымж жяфытжямж превышал 20 тысяч кжлометров в год, обьемы перевозок возрастали в два раза быстрее, С увелжчеш1ем грузооборота возникает необходимость решения такой важной задачи, как сокращенже времени на перевозки. 1овышенже скоростей двжженжя, особенно на городским: дорогах, требует более eipororo подхода к оценке тиюв дорожных од^®- - поверхность их должна быть ровной ж достаточно шероховатой, чтобы было обеспечено надежное сцепленже с нжшколес автомобиля. Процесс строительства асфальтобетонных шюкрытий представляет собой довольно сложную технологаческую задачу. Для устройства дорожных одежд данного типа применяется целый комЕЬлекс разнообразных по назначению и своим возможностям дорожно-строительных машин. Однако, несмотря на четко отработанную в теоретическом отношении типологию строительства асфальтобетонных покрытий, долговечность их на практике оказывается не такой большой, как это следовало бы из расчета. Основной причиной преждевременного износа и разрушения полотна дороги является его недоужлотнение. Вчетвертой главе произведен технико-^коношчеекжй анализ эффективности предлагаешго сзшоеоба уплотненжж асфальтобетоннщ: емесей, а также даны практичеекие рекомевдащж ио раечету геоштричеекщ: тшразтчрттрамбующих брусьш> асфальтоукладчика. Вирйдоженйи дан пришр расчета геометричеешйс жараметрш. юперечного сечения трамбующих: брусьев асфальтоукладчика для уилотненжя песчаного холодного асфальтобетона. На защиту выносятся теоретически установленные: и 1фовер@нные экеиержмеитально зависимости" очражающие взаишдействжеpi604eго органа асфальтоукладчика с увлотаяемшй материалом* позволившие предложить научно обоеншанную штодику расчета ©-снсшных гео^шетричееких иараметрст шиеречного сечения трамбующего фуса, ежособиого 1^изводжть окончательное уилотненже асфальтобетонного жокрытия* - 9.

3.8. Выводы по третьей главе.

1. На основании проведенного эксперимента можно сделать вывод о положительном влиянии деформаций сдвига на процесс уплотнения: штериала.

Рже. 3.23. Зависимость коэффициента уплотнения штериала от скорости перемещения базовой машины.

Рас. 3,24. Призма выпора при V б.м. — 11,5 г^мив (d, = 30°, <кг — 45°).

Рис. 3.25. Призма выпора при V Сим. = 15 м/мин (d, = 30°, otz = 45°).

2. Величина сдвиговой дефоршции в значительной степени зависит от геометрических параметров поперечного сечения трамбующих брусьев асфальтоукладчика" в частности, от углов наклона передней рабочей поверхности. Для холодного песчаного асфальтобетона путем эксперимента было установлено, что оптишльная величина сдвиговых: дефоршций наблюдается при сочетании углов наклона перед ° ней рабочей поверхности: Ы, = 30 — для первого трамбующего бруо са и ос2 = 45 — для второго трамбующего бруса.

3. Процесс умеренного сдвига штериала в глубине шсеива при одновременном уплотняющем воздействии со стороны рабочего органа благоприятно сказывается на распределении коэффициента уплотнения штериала по глубине слоя. Согласно полученным данннм на глубине 100 мм при сочетании углов наклона рабочей поверхности о .о брусьев ^ = 30 I = 30 коэффициент уплотнения уменьшился на 12 $, а при сочетании = 30° и с*^ 3 45° ~ на.

4. Воздействие на штериаж нагрузкой, направленной преимущественно на дефоршцию уплотнения, приводит к переуплотнению поверхностного слоя, в результате чего в глубине шсеива появляется линия скольжения^ которая выполняет роль своеобразного барьера. Ниже линии скольжения эффективность уплотняющего воздействия со стороны рабочего органа интенсивно снижается.

5. Углы наклона передней рабочей поверхности трамбующих брусьев асфальтоукладчика должны определяться, исходя из физико-механических характеристик уплотняемого штериала. С достаточной для практических целей углы и о (г трамбующих брусьев можно определить по выражениям и.

L. С. г /Р.

6. Максишльная скорость базовой шшины находится в зависимости от геометрических: параметров поперечного сечения трамбующих брусьев, частоты и амплитуды их колебаний.

7. Эффективность уплотнения зависит от скороети перемещения: базовой машины и в диапазоне /б.м. = 1 м/ше до Иб.м. * 3 ш/ш описывается зависимостью к' к⁷.

4. СЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКСеОМИЗЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПЛОТНЯЮЩЕГО ОБОРУДОВАН®ТРАМБУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ И МЕТОДИКА РАСЧЕТА ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТР®ШПЕРЕЧЮГО СЕЧЕНИЕ ТРАМБУЮЩИХ БРУСЬЕВ. АСШЕЬТОУКВДЖА.

4.1. Расчет технико-экономической эффективности уплотняющего оборудования трамбующего действия.

1. Поскольку одним жз основных условий при исследовании уплотняющего оборудования трамбующего действия было достижение оп-тишльной плотности асфальтобетонного покрытия, то в качестве базового варианта, примем существующую технологию уплотнения дорожных одежд. Данные, принятые для расчет экономической эффективности, предоставлены АО «Дорпроект» г. Читы.

2. По существующей технологии строительства асфальтобетонных покрытий в Читинской области комплект уплотняющего оборудования состоит жз трех единиц техники:

— асфальтоукладчик модели Д — 150Б;

— каток ДУ — 50 ;

— каток ДУ — 49А.

Так как при исследовании ставилась задача получения необходимой нормативной плотности покрыт®без применения дополнительной уплотняющей техники, то очевидно, что экономический эффект будет состоять в высвобождении из технологического процесса указанных гладковальцовых катков.

3. Народнохозяйственный эффект за срок службы НТ { новая техника) определится по формуле.

Э-ls.-Q 4.1 } эде Zi — удельные приведенные затраты при базовом технологическом процессеQ — годовая эксплуатационная производительность высвобождаемой техники. 4. Удельные приведенные затраты к.

С 4.2).

S — текущие затраты;

— нормативный коэффициент эффективностиК — капитальные вложения. 5. Годовая эксплуатационная производительность 4.3) эде fw — часовая норш выработкиjfc — коэффициент внутренних потерьТ — годовой фонд времени. Часовая норш выработки определится по формуле ?7</ /Г > 4.4) f-r</ - часовая техническая произв одительность;

— коэффициент перехода от технической производительности к часовой норме выработки. Определяем техническую производительность.

7/7 мр/6-О)-сГ ** - ' 4.5) где В — ширина укладываемой полосы- & -ширина перекрытая- /7 — число проходов катка по однощу следуiT — скорость катка.

Для катка модели ДУ-50, имеющего ширину вальца 180 см, перекрытие, а в 30 см, число проходов по одному следу /7=4 при скорости укатки (Г = 2 км/час, техническая производительность определится.

Ддя катка ДУ-4ЭА при ширине вальца 130 см, перекрытии, а = 30 сантиметров, числе проходов /7 = 5 и скорости укатки 3,5 км/чае S техническая производительность обоих катков определится fr" = 750+ 70О — /4SO, /.

Часовая норма выработки составит.

Годовая эксплуатационная производительность.

60- МО* /Р06. Ш,.

6. Капитальные вложения ^-27.Ш.<?W/>y£ ~ балансовая стоимость катка ДУ-50;

— балансовая стоимость катка ДГ.

Суммарные капитальные вложения определятся.

7. Текущие затраты определяются по формуле.

J9 * S*./>. + + S7/> + ST у SC/4, (4в6 } где Ss.n. — заработная плата производственных рабочих;

Sa.fi. — амортизационные отчисления! на реновацию техникиSt.fi. ~ затраты на капитальный решитSr.fi. — затраты на техобслуживание, средний и текущие ремонты;

St.

— стоимость топливаSc/ч. — етоимэсть масел и вспомогательных материалов. ^ 720 000/>у£ Sa. fi — 7 620 000/></?

Ss.fi. — 4330. 000/>у£.

Sr.fi. ~ 2.7S0. 000.

Sr. vf 000.

8. Приведенные затраты.

ZЛ!*.

9. Экономический эффект в результате высвобождения уплотняющей техники из технологического процесса — 34S- /206. 400 «46.325.760/уё.

10. Народнохозяйственный эффект за срок службы оборудования.

3=46 325 760−4:7= 2 /773/000.

4.2. Методика расчета геометрических параметров поперечною сечения трамбующих брусьев, асфальтоукладчика.

1. Обоснование величины допустимого контактного давления под нижней кромкой трамбующего бруса.

1.1. Для определения величины контактного давлениянеобходимо знать зависимость между допустимым контактным давлением и пределом прочности штериала на сжатие. Подобная зависимость может быть получена только опытным путем для каждого конфетного типа асфальтобетона.

Процесс уплотнения смеси рабочим органом, состоящим из двух трамбующих брусьев, можно разделить на два этапа: а.) работа первого бруса эквивалентна работе гладковаль-цового катка средней серии, который в процессе укатки асфальтобетона дает степень уплотнения: К = 0,90−0,92- б) работа второго трамбующего бруса эквивалентна работе тяжелого катка" производящего окончательное уплотнение асфальтобетона (К = 1,0).

1.2. Опытным путем получить зависимэсть мевду коэффициентом уплотнения: штериала и его плотностью Ks ft fJ*). По имеющейся зависимости назначить плотность материала^ и, соответствующие коэффициентам уплотнения К^ и Kg.

1.3. Опытным путем определить зависимость предела прочности штериала от коэффициента уплотнения RzF?(K). в соответствии с выбранными коэффициентами уплотнения К^ и Kg найти прочность материала R, и соответственно.

1.4. По полученной опытным путем зависимости назначить допустимое контактное давление под нижней кромкой первого трамбующего бруса [6*,] и [&2J под нижней кромкой второго бруса.

2. Определение, глубины внедрения бруса в материал.

2.1. Опытным путем получить зависимость модуля деформации материала от коэффициента его уплотнения F= Fjftt). Установить соответственно модуль деформации Е^ и Eg, отвечающие коэффициентам уплотнения К^ и Kg.

2.2. Определить глубину внедрения первого бруса, но выражению.

2.3. Определить глубину внедрения второго бруса по выражению л — -Л.

Ъ' г.

3. Определение угла внутреннего трения, коэффициента сцепления штериала в зависимости от степени уплотнения.

3.1. Получить опытную зависимость предела прочности штериала на растяжение от прочности на сжатие fsW Установить прочность для коэффициента уплотнения К^ и ^ для Kg.

3.2. Используя зависимости 1.8 и 1.9 определить углы зрения и коэффициенты сцепления штериала для коэффициентов уплотнения К^ и К2 :

— я" я — §-7ТГ ' cat> % ¦ к.

4. Определить углы наклона передней рабочей поверхности о (, и по выражениям 2.22 и 2.39;

5. Определить ширину горизонтальной площадки бруса по выражению.

А ft ж j.

ОБЩИЕ ВЫЗОда ПО РАБОТЕ.

1. На основании проведенных теоретических, исследований и экспериментальных данных получены аналитические зависимости определение и численные значения основных геометрических параметров поперечного сечения орамбующих брусьев раб сив го органа асфальтоукладчика, обеспечивающего повышение эффективности процесса уплотнения штериала за счет создания оптишльного сочетания деформаций сдвига и уплотнения.

2. В результате теоретических исследований и экспериментальных данных, установлено, что величина сдвиговой деформации штериала в процессе уплотнения существенно зависит от геометрических параметров поперечного сечения трамбующих брусьев асфальтоукладчика, в частности, от величины углов, наклона передней рабочей поверхности трамбующих брусьев от механических характеристик ушгот няемого материала.

3. Получены матештические зависимости глубины внедрения трамбующих брусьев, учитывающие прочностные и деформационные характеристики уплотняемого материала, а также зависимость ширины Горизонтальной площадки от глубины внедрения бруса и угла наклона передней его поверхности.

4. В результате, теоретических исследований выявлена зависимость максимальной рабочей скорости базовой машины от геометрических параметров трамбующих брусьев, а также от частоты и величины амплитуды их колебаний. Экспериментальным путем установлено, что при увеличении скорости базовой шшины от 1 до 3 w/мш коэффициент уплотнения материала уменьшается с 0,98 до 0,96. Дальнейшее увеличение скорости шшины приводит к интенсивно^ падению коэффициента уплотнения.

5. В результате экспериментальных исследований установлено, что дефоршции сдвжш оказывают положительное влшшие на процесс уплотнения: материала. Уплотнение только за счет дефоршций сжатия приводит к образованию линии скольжения В: глубине пассива. Образовавшаяся линия скольжения имеет свойство своеобразного барьера, ниже которого эффективность уплотняющего воздействия со стороны рабочего органа интенсивно снижается.

6. Разработана методика расчета геометрических параметров поперечного сечениятрамбующих брусьев, асфальтоукладчика (высота передней наклонной поверхности, ширина горизонтальной площадки, угол наклона передней рабочей поверхности) на основе учета основных механических характеристик уплотняеюго штериала.

7. Результаты исследований и их анализ позволили определить направление дальнейших работ по повышению эффективности процесса уплотнения асфальтобетона рабочим органом асфальтоукладчика:

— определение влияния сложных геометрических форм поперечного сечения трамбующего бруса на степень уплотнения: штериала;

— анализ целесообразности применения в конструкции рабочего органа асфальтоукладчика третьего трамбующего бруса с целью увеличения глубины проработки штериала на основе создания знакопеременного напряженного состояния в глубине массива.