J.3. МАШИНЫ ДЛЯ ПОСТРОЙКИ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ

ПОКРЫТИЙ

Цементобетонные покрытия сооружаются комплектом машин, каждая из которых выполняет одну или несколько технологиче­ских операций, входящих в состав обязательных работ. К их числу относятся профилировка грунтового основания, состоящая в при­дании ему заданного продольного и поперечного профилей, уклад­ка цементобетонной смеси с погружением арматуры и формирова­нием плиты, отделка поверхности плиты. Работы могут выполнять­ся машинами на рельсоколесном или гусеничном ходу. Релъсоко-лесные машины передвигаются по рельсформам, одновременно иг­рающим роль опалубки, формирующей бетонную плиту покрытия. При наращивании покрытия в ширину несколькими проходами, колеса с ребордами с одной или обеих сторон рельсоколесных ма­шин могут заменяться безребордными катками, перекатывающи­мися по ранее уложенным полосам (рис. 8.5).

Гусеничные бетоноукладочные машины передвигаются по повер­хности насыпи, а края бетонной плиты формируются скользящей

Рис. 8.5. Варианты компоновки ходового оборудования рельсоколесных бетоно-

укладочных машин:

о ~ движение по рельсформам; б - движение по рельсформе и готовой полосе; в - дви­жение по готовым полосам; / - одноребордное колесо; 2 - бетонируемая полоса; 3 -Двухребордное колесо; 4 — грунтовое основание; 5 - безребордный каток; 6 - ранее

построенная полоса

^

опалубкой. Рабочее оборудование машин гусеничного комплекта монтируется на унифицированных четырехтележечных гусеничных шасси (рис. 8.6) с гидрообъемным приводом хода и автоматиче­скими системами контроля скорости, направления движения и положения рамы шасси в пространстве. Для задания координат могут использоваться проволока или длинные металлические бру­сья. Лазеры пока не нашли широкого применения из-за высокой стоимости и ненадежной работы в условиях плохой видимости (случайные помехи, повышенная запыленность, туман, ненастная погода).

Назначение и принцип действия рабочих органов машин, вхо­дящих в рельсовые и гусеничные комплекты для сооружения це-ментобетонного покрытия, практически не связаны с типом ходо­вого оборудования. В настоящее время более распространены гу­сеничные машины, позволяющие отказаться от трудоемких вспо­могательных операций по монтажу и демонтажу рельсформ, тре­бующих привлечения дополнительной техники и обслуживающе­го персонала и совмещения их рабочих и транспортных операций с укладкой цементобетона в покрытие.

Комплект безрельсовых машин состоит из профилировщика оснований, который может быть укомплектован навесным конвей­ером-перегружателем, распределителя цементобетонной смеси, бетоноукладчика со скользящими формами, финишера, машины для шерохования поверхности и нанесения защитной пленки. Не входят в комплект, но обязательно сопровождают его нарезчики поперечных и продольных швов, двигающиеся по затвердевшей бетонной плите.

Профилировщик основания предназначен для рыхления, рас­пределения и профилирования верхнего слоя земляного полот-

Рис. 8.6. Компоновочная схема четырехопорного гусеничного шасси для ком­плекта машин по сооружению цементобетонного покрытия: 1 - вилка крепления тележки; 2 - гусеничная тележка; 3 ~ гидроцилиндр; 4 - консольная опора шасси; 5 - рама шасси

на, а также гравийно-песчаных смесей, гравия, щебня и укреплен­ных грунтов. В зависимости от типа грунта, уложенного в основа­ние, профилировщик может комплектоваться разными рабочими органами. При работе на суглинках применяют отвал с профили­рующим ножом. При профилировании основания из укрепленно­го грунта применяют фрезу с разравнивающим отвалом. Для пес­чаных оснований более подходит шнековый распределитель с раз­равнивающим отвалом. Все рабочие органы профилировщика со­стоят из двух секций, которые можно настраивать на профилиро­вание как односкатной, так и двухскатной поверхности.

Конвейер-перегружатель предназначен для отсыпки излишков грунта или дорожно-строительных материалов, образующихся при профилировании, на обочину или в транспорт. Он является навес­ным оборудованием к профилировщику и управляется его операто­ром с центрального пульта. Нижний накопительный конвейер конвейера-перегружателя принимает излишки дорожно-строи­тельных материалов, снимаемые рабочими органами с основания, и выгружает их в приемную воронку верхнего разгрузочного конвейера. Разгрузочный конвейер может быть поднят на высоту до 4 м и более и может поворачиваться на 180 °, благодаря чему грунт может быть выгружен в транспорт или отвал в любом месте на обо­чине.

Производительность профилировщика оснований (П_пр) может быть рассчитана по формуле

(8.2)

где й_пол - ширина профилируемой полосы; Ј/_фак - средняя рабочая скорость профилирования; &_пер - коэффициент перекрытия прохо­дов при профилировании соседних полос (А:_пер = 1,1); k_a - коэффи­циент использования времени смены.

Распределитель цементобетонной смеси предназначен для рав­номерного распределения цементобетонной смеси по ширине по­лосы укладки с предварительным ее дозированием. Бункерные рас­пределители-перегружатели периодического действия перегружа­ют цементобетонную смесь из транспорта в распределительный бункер ленточным конвейером, оставаясь на месте. Бункер, запол­ненный цементобетоном, перемещается поперек укладываемой полосы, распределяя смесь по ее ширине, после чего машина пере­двигается вперед, выравнивая уложенную смесь отвалом и профи­лируя заслонками, и останавливается для загрузки бункера и рас­пределения смеси.

Распределитель непрерывного действия с лопастным или шне-ковым рабочим органом распределяет смесь, выгруженную перед ним из транспорта на основание сооружаемого покрытия, или поперечным принимающим конвейером - в зону разравнивания.

.

На основание бетонируемой полосы смесь выгружается автотран­спортом, подъезжающим с направления, в котором ведется уклад­ка. При разработке схемы выгрузки порций смеси стремятся обес­печить их как можно более равномерное размещение перед рас­пределителем. Перегружающий ленточный конвейер имеет широ­кий бункер для приема смеси из автотранспорта, подъезжающего сбоку. Конвейер выдвигается вбок перпендикулярно к направле­нию движения и подает принимаемую смесь в зону бетонирования. Предварительное дозирование осуществляется вертикальной зас­лонкой, регулирующей толщину слоя смеси, сходящего с ленты конвейера.

Лопастной распределитель разравнивает смесь вертикальной ло­пастью, повернутой под углом атаки и двигающейся поперек бето­нируемой полосы. Шнековый распределитель состоит из двух ав­тономных шнеков с независимым реверсивным гидроприводом, по­зволяющим перемещать избыток смеси с одной стороны полосы на другую. Все рабочие операции совмещаются с поступательным движением машины в целом.

Производительность бункерного распределителя (П_бун) можно рассчитать по формуле

./(<•

где К_бун - вместимость бункера; &_в - коэффициент использования времени смены; /_зап - время заполнения бункера; t_pac - время рас­пределения смеси и возврата бункера под загрузку; г_пер - время пе­ремещения машины на новую позицию для распределения.

Производительность распределителя смеси (П_рас) непрерывно­го действия можно рассчитать по формуле

где Ь_пол - ширина полосы укладки; /г_сл - толщина укладываемого слоя; Ј/ф_ак - средняя рабочая скорость укладки.

Бетоноукладчик со скользящими формами (рис. 8.7) применяется для строительства дорог с толщиной покрытия до 400 мм на стаби­лизированном основании, а также аэродромов и промышленных площадок. Он предназначен для распределения бетона, укладки бе­тонного покрытия с уплотнением смеси, профилирования и отдел­ки поверхности плиты. При необходимости сращивания соседних полос бетоноукладчик закладывает арматурные стержни в края бе­тонируемой плиты.

При устройстве армированного цементобетонного покрытия к распределителю бетонной смеси прицепляют четырехопорную пневмоколесную тележку для перевозки арматурной сетки, первую

Рис. 8.7. Бетоноукладчик со скользящими формами на четырехопорном гусенич­ном шасси

секцию которой укладывают краном на свежеуложенную смесь, приваривают ее передний край к секции, находящейся на тележке-и погружают вибропогружателем арматуры в бетон на глубину 60... 150 мм. Вибропогружатель может идти перед бетоноукладчи­ком, соединяясь с ним толкающими тягами, или находится на шас­си бетоноукладчика в качестве стандартного или дополнительно­го оборудования. При движении комплекта машин вперед после­довательно свариваемые секции сетки погружаются в свежеуложен­ную бетонную смесь, обрабатываемую затем рабочими органами бетоноукладчика (рис. 8.8).

Производительность бетоноукладчика (П_б) можно рассчитать по формуле

ТТ — h IT If C>t S.\

^1L6 ~ "пол'-'фак'Чэ \"-Э)

\ ^гД^е ^пол - ширина отделываемой полосы; [7_фак - средняя рабочая

I скорость бетоноукладчика.

Если бетоноукладчик не обеспечивает необходимое качество готового покрытия, то основные машины бетоноукладочного ком­плекта сопровождаются самоходными отделочными, пленкообра­зующими машинами и нарезчиками швов.

Р 10 П 12 13 14 15

Рис. 8.8. Схема работы бетоноукладчика:

/ - смесь на полотне насыпи; 2 - гидроцилиндры регулировки гусеничных тележек по высоте; 3 - поворотные консоли крепления гусеничных тележек; 4 - пульт управления; 5 - основная рама; 6 - двигатель; 7 - погружатель арматуры; 8 - продольная выглажива­ющая плита; 9 - копирная струна; 10, 17 - передний и задний щупы автоматической системы задания координат; 11 - гусеничные тележки; 12 - распределительный шнек; 13 - выравнивающий отвал; 14 - глубинные вибраторы; 15 - боковые скользящие формы; 16 - поперечный выглаживающий брус; 18 - готовая плита цементобетонного покрытия

Отделочные машины выполняют окончательную отделку и тек-стурирование поверхности свежеуложенной цементобетонной пли­ты. Трубчатый финишер установлен на самоходном четырехопор-ном пневмоколесном шасси, оборудованном дизельным двигате­лем, гидрообъемной ходовой трансмиссией, гидросистемой при­вода рабочих органов, системой управления движением и рабочи­ми органами и вспомогательными механизмами и системами. Ма­шина отделывает поверхность бетонной плиты выглаживающей трубой, расположенной горизонтально по диагонали в базе шас­си. Труба состоит из двух шарнирно соединенных половин, что позволяет отделывать двухскатные поверхности, и оборудована системой орошения, формирующей текстуру поверхности. Подъем и поворот трубы, а также ее «излом» в шарнире осуществляется гидроцилиндрами. На кронштейнах в передней части шасси уста­навливается ролик выглаживающего полотна с гидрообъемным приводом. Машина совершает несколько проходов до получения заданных ровности и качества поверхности. При последнем про­ходе на поверхность плиты опускается брезентовая драга, подве­шенная сзади шасси и предназначенная для удаления с нее излиш­ков влаги.

Производительность трубчатого финишера (П_фиш) можно рас­считать по формуле

(8.6)

"нор

где L₃ - длина отделываемого участка плиты; и_нор - нормативное число проходов, необходимое для получения заданного качества поверхности плиты; [/_фак - средняя рабочая скорость отделки; ?_изм -время, необходимое для изменения направления движения фини­шера на обратное.

Пленкообразующая машина предназначена для устройства на поверхности бетонной плиты продольных и поперечных шерохо­ватостей и нанесения на нее влагозащитных пленкообразующих жидкостей (этиленовый лак, битумные и водо-битумные эмуль­сии и др.). Все операции выполняются за один проход после про­хождения финишера. Шасси машины аналогично шасси трубча­того финишера, а к его оснащению добавлена установка для пере­мешивания пленкообразующих эмульсий. В качестве рабочих ор­ганов используются металлические щетки для устройства шерохо­ватостей, установленные в базе шасси на каретках, выглаживаю­щее полотно на ролике, установленном впереди или в базе шасси, и трубчатый разбрызгиватель пленкообразующих жидкостей, ус­тановленный сзади шасси и перекрывающий полосу по всей ши­рине.

Производительность пленкообразующей машины определяет­ся производительностью финишера, в паре с которым она работа­ет, поэтому отдельно, как правило, не рассчитывается.

Для предупреждения растрескивания цементобетонного покры­тия из-за температурных деформаций в нем нарезаются продоль­ные и поперечные швы сжатия и поперечные швы растяжения. Швы нарезают виброножом в свежеуложенной смеси или алмазными дисками в затвердевшем бетоне, набравшем не менее 25% расчет­ной прочности. Устройство швов в свежем бетоне менее энергоем­ко, но качество бетона у краев плиты ухудшается, что ускоряет их разрушение.

Самоходный колесный нарезчик швов в свежеуложенном цемен­тобетоне оснащается виброножом для нарезки поперечных швов и вибродиском для нарезки продольного шва. Лезвием вибро­ножа служит стальная полоса, вибрация на которую передается от вибраторов ненаправленного действия через кронштейн креп­ления.

Гидравлический или механический привод позволяет регулиро­вать глубину шва и обеспечивать точное наведение ножа перед на­резкой шва по отметкам в горизонтальной плоскости. Вспучива­ние бетона по краям прокладываемого шва предотвращается сво­бодно лежащим сверху поддоном, через щель в котором вибронож погружается в смесь. Продольный шов нарезается свободно вра­щающимся вибродиском, на кронштейне которого также установ­лен вибратор. Также как и вибронож, вибродиск проходит через Щель в свободно лежащем на смеси поддоне, предотвращающем деформацию краев шва.

В задней части машины может устанавливаться заливщик швов, разогревающий и перемешивающий мастику, которая благодаря шестеренному насосу через разливочную трубу с насадкой попада­ет в шов, герметизируя его и не давая оплывать его краям. Залив­щик швов монтируется на направляющих, способных передвигаться вдоль оси машины, что позволяет установить насадку разливоч­ной трубы точно над швом. Вместо заливки мастики могут приме­няться закладные рейки-шаблоны или эластичные прокладки, зак­ладываемые в шов. Рейки смазываются эмульсией, чтобы облег­чить их извлечение и закладываются вручную. После схватывания смеси (через 30... 40 мин) их также вручную извлекают. Эластич­ная прокладка, сматываясь с бобины, проходит в прорезь вибро­ножа и остается в шве после его прохода. Производительность на­резчика швов (П_нар) в свежеуложенном бетоне можно рассчитать по формуле

-, (8.7)

шаг/^пер 'под \^пол^ш"ш / Рзая ' ^на

где /_шаг - шаг нарезки поперечных швов; Ј/_рез - скорость резания виброножом; [/„ер - средняя скорость перемещения машины от шва к шву; /_под - время подготовки к нарезке шва; Ь_ш - ширина шва; /г_ш -глубина шва (обычно составляет не более 30% толщины плиты); рулл - средняя подача заливщика швов; ?_нав - время наведения на­садки на шов; А:_сов - коэффициент совмещения операций нарезки и заливки шва (при поочередном выполнении операций k_cm = 1, при одновременном - k_cm - 0), При использовании реек-шаблонов в формуле время заполнения шва мастикой необходимо заменить вре­менем закладки реек. При использовании эластичной прокладки достаточно принять k_COB = 0.

Нарезка швов в затвердевшем бетоне требует больших энерго­затрат и применения дорогого алмазного инструмента, но позво­ляет сохранить одинаковое качество бетона по всей площади и объему плиты. В качестве рабочего органа применяются разрез­ные сегментные диски из легированных жаропрочных сталей с ал­мазным напылением режущих кромок. Алмазная пыль для этих целей получается из искусственных и природных алмазов, не име­ющих ювелирной ценности.

При окружной скорости диска 40... 50 м/с поступательная ско­рость резания бетона не превышает 0,025 м/с. Для повышения про­изводительности применяют нарезчики швов с несколькими дис­ками, прорезающими шов одновременно в нескольких местах по ширине полосы.

Производительность нарезчика поперечных швов (П_нар) в зат­вердевшем бетоне можно рассчитать по формуле

(8.8)

'^дис/'рез """ 'шаг / ^ пер "' ^п

где и_дис - количество дисков, одновременно прорезающих один шов; /_зам - время замены износившегося диска на новый; /_рез - общая дли­на прорези, которую может сделать один диск.

При нарезании продольного шва производительность нарезчи­ка равна его скорости с учетом остановок для замены дисков и по организационным причинам.

После нарезания швов их продувают сжатым воздухом, края обмазывают битумом и заливают битумно-полимерной мастикой или тиоколовым герметиком.

АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКИ

Асфальтоукладчик предназначен для распределения по поверх­ности основания слоя горячего асфальтобетона так, чтобы покры­тие имело ровную поверхность, одинаковую (по длине и ширине) толщину и могло выдержать массу тяжелых катков, используемых для его окончательного уплотнения и выравнивания. Эти требова­ния определяют обязательный набор механизмов и устройств, ко­торыми оснащается асфальтоукладчик.

Гусеничный движитель (рис. 8.9) предпочтителен при работе на менее прочных основаниях, большой ширине укладываемого

Ц

слоя асфальта, укладке «холодных» и крупнозернистых смесей, а также на асфальтоукладчиках большой производительности, ос­нащенных тяжелым рабочим оборудованием и занятых на боль­ших объемах работ или в пересеченной местности. В силу этого гусеничные машины чаще применяют при асфальтировании трасс за пределами городов, а также взлетно-посадочных полос и ру­лежных дорожек аэродромов. Скорость гусеничных машин обыч­но не превышает 5 км/ч.

Металлические гусеничные траки асфальтоукладчиков обычно имеют гладкую поверхность. Иногда их покрывают упругим мате­риалом, например, полиуретановыми подушками, что позволяет снизить износ движителя и эксплуатационные затраты, и меньше повреждать опорные поверхности. Некоторые модели комплекту­ются резиновыми гусеницами, обеспечивающими устойчивое и бес­шумное движение со скоростью до 11 км/ч.

Гусеничная тележка асфальтоукладчика может оснащаться гид­роцилиндрами автоматического натяжения гусениц и отличается большим (7... 9) числом опорных катков, обеспечивающих равно­мерное распределение массы по опорной поверхности (рис. 8.10). Гидрообъемный планетарный мотор-редуктор гусеничного асфаль­тоукладчика соединен со звездочкой гусеничной тележки. Много­дисковые стояночные тормоза являются частью бортового редук­тора, а функции рабочей тормозной системы выполняет гидрообъ­емная ходовая трансмиссия. Курсовая устойчивость гусеничных машин обеспечивается системой управления, которая дополнитель­но может оснащаться электронным блоком синхронизации скоро­стей гусениц разных бортов.

Рис. 8.10. Большое число опорных катков и упругие траковые подушки обеспе­чивают равномерное распределение массы машины по поверхности покрытия и предотвращают его повреждение

Колесный движитель (рис. 8.11) более пригоден для машин ма­лой и средней производительности, работающих в городских ус­ловиях, где частые перебазировки требуют от асфальтоукладчика повышенных транспортных скоростей, а передвигается машина в основном по твердым покрытиям. Транспортная скорость колес­ного асфальтоукладчика достигает 20 км/ч и более.

У колесных машин крутящий момент регулируемого гидромо­тора иногда поступает в коробку передач, а иногда - сразу в диф­ференциал заднего моста, где распределяется между основными ведущими пневмоколесами большого диаметра. При необходимо­сти увеличения тягового усилия дифференциал может быть блоки­рован. Возможно также использование мотор-колес с бортовыми редукторами и встроенными в них многодисковыми тормозами.

Передние соседние колеса примерно в два раза меньше задних ведущих пневмоколес, а их обода облицованы литой резиной. В большинстве случаев устанавливают две пары управляемых ко­лес, причем колеса одного борта закреплены на концах коромыс­ла, середина которого шарнирно соединена с рамой машины (рис. 8.12). Благодаря этому снижается давление груженой маши­ны на опорную поверхность и уменьшается амплитуда ее колеба­ний на неровностях.

Иногда для увеличения тягового усилия на асфальтоукладчик устанавливают ведущие передние мотор-колеса. Если из двух пар передних колес ведущей является только одна (обычно средняя),

Рис. 8.12. Балансирная тележка передних колес

ось вращения этой пары располагается ближе к оси качания коро­мысла, чем ведомая. Благодаря этому ведущие управляемые коле­са создают большую силу тяги и, кроме того, предотвращается за­рывание передних колес на слабых основаниях. Иногда асфальто­укладчики оборудуют системой автоматической подстройки вели­чины крутящего момента передних ведущих колес под сопротив­ления, преодолеваемые машиной.

Колесные асфальтоукладчики с двумя парами задних колес мо­гут оборудоваться задними балансирами, качание которых огра­ничивается гидроцилиндрами. При транспортных перемещениях гидроцилиндр приподнимает переднее колесо, облегчая маневри­рование, при работе в зависимости от прочности основания равно­мерно распределяет нагрузку между колесами или догружает перед­нее колесо.

Асфальтоукладчик, независимо от типа ходового оборудования, оборудуется, как правило, гидрообъемной ходовой трансмиссией, обеспечивающей бесступенчатую регулировку скорости и ревер­сирование движения машины в рабочем и транспортном диапазо­нах. Элементы автоматического управления работой ходовой трансмиссии облегчают работу машиниста и повышают качество укладки асфальтобетона.

Электрогидравлический сервопривод позволяет после кратко­временных остановок (например, для погрузки смеси) возобнов­лять движение машины с ранее заданной скоростью без вмешатель­ства машиниста. Скорость укладки может быть задана на диско­вом циферблате системы управления, которая затем стремится под­держивать ее сколь угодно долго. Тяговый контроллер обеспечи­вает точный выбор направления движения и величины тяги.

В качестве силового агрегата асфальтоукладчики оснащаются дизельными двигателями, расположенными поперек продольной оси машины в центре шасси. Повышенный запас мощности сило­вой установки позволяет увеличивать рабочие и транспортные ско­рости и совмещать большее число рабочих и вспомогательных опе­раций.

Гидронасосы, питающие силовые приводы хода и рабочих ор­ганов, выполнены в виде сменных агрегатов, пристыкованных к двигателю в точках отбора мощности. Управление работой двига­теля в значительной степени автоматизировано. Так, бесконтакт­ный индукционный датчик, воздействуя через исполнительный механизм на регулятор топливного насоса, регулирует скорость коленчатого вала двигателя, поддерживая ее на постоянном уров­не независимо от величины нагрузки. Автоматическое управление позволяет лучше использовать мощность двигателя за счет согла­сования работы независимых агрегатов и распределения потоков мощности между ними соответственно нагрузке.

В передней части шасси асфальтоукладчика (рис. 8.13) располо­жен бункер для укладываемого материала, загружаемый из техно­логического транспорта. В комплекте с машинами большой про­изводительности может применяться самоходный конвейер-пере­гружатель, исключающий колебания скорости асфальтоукладчика

Рис. 8.13. Агрегаты асфальтоукладчика:

1 - рама шасси; 2 - упорный ролик; 3 - бункер; 4 - моторный отсек; 5 - пост управления; 6 - гидроцилиндр подвески блока рабочих органов ; 7 - блок рабочих органов; 8 - рас­пределительный шнек; 9 - ведущие задние колеса; 10 - несущий рычаг блока рабочих органов; 11 - гидроцилиндр регулировки; 12 - балансирная тележка передних колес

при подходе и отходе самосвалов и обеспечивающий ритмичное пополнение запаса смеси в его бункере.

Необходимость увеличения вместимости бункера при наличии габаритных ограничений на ширину асфальтоукладчика привела к появлению машин с откидывающимися бортами бункера. Откид­ные борта также уменьшают количество неиспользованной смеси, остающейся на стенках бункера, и замедляют ее остывание. Борта откидываются и поднимаются гидроцилиндрами.

Два скребковых питателя на дне бункера (рис. 8.14), симметрич­ные его продольной оси, перемещают нижние слои смеси из бунке­ра в шнековую камеру, расположенную между задней стенкой ма­шины и навесным рабочим органом. При этом смесь проходит че­рез окна в задней стенке бункера и туннели в корпусе машины, про­ложенные под силовой установкой и рабочей площадкой машини­ста с пультом управления. Иногда количество смеси, выносимой скребковыми питателями из бункера, регулируется шиберными заслонками, изменяющими высоту окон в задней стенке бункера.

Заслонки могут перемещаться машинистом вручную, с помощью винтовых передач или гидроцилиндрами. В большинстве современ­ных асфальтоукладчиков производительность скребковых питате­лей регулируется изменением их скорости. Работа гидромоторов привода питателей жестко не синхронизируется, поэтому их про­изводительность может различаться. Она регулируется либо ма­шинистом вручную, либо автоматом контроля количества смеси в

шнековой камере. Скребки питателя крепятся к двум тяговым це­пям, из которых внешняя расположена под нависающей стенкой бункера, а внутренняя - под нависающим центральным гребнем.

У большинства моделей асфальтоукладчиков питатели распо­ложены горизонтально, но иногда, чтобы избежать уплотнения смеси перед распределительными шнеками, питателям придают обратный уклон. В этом случае питатель не только перемещает смесь по горизонтали, но и немного поднимает ее. На крайне огра­ниченном числе моделей асфальтоукладчиков вместо скребковых питателей используются их шнековые аналоги, не обладающие очевидными техническими преимуществами. На некоторых моде­лях асфальтоукладчиков с измененной компоновкой привода рас­пределительных шнеков асфальтобетонная смесь выносится из бун­кера одним питателем, перекрывающим дно бункера по всей ши­рине.

Распределение смеси по ширине укладки производится пра­вым и левым шнеками, вынесенными за задний торец машины (рис. 8.15). Направление винтовой линии правого и левого шне­ков противоположно, а их общая длина соответствует ширине ук­ладываемой полосы. При изменении ширины укладки длина шне­ков также должна меняться. В большинстве случаев используют­ся уширительные шнековые секции, болтами прикрепляемые к

Рис. 8.14. Бункер асфальтоукладчика:

/ - наклоняемые, стенки бункера; 2 - тоннели под моторным отсеком для подачи сме­си к распределительным шнекам; 3 - скребковые питатели; 4 - центральный гребень, закрывающий внутренние тяговые цепи питателей

Рис. 8.15. Распределительные шнеки:

/ - наружняя опора левого шнека; 2,9 - контактные датчики количества смеси в шне­ковой камере соответственно левой и правой; 3, 8 - контактные датчики количества смеси соответственно на левом и правом питателях; 4, 10 - соответственно левый и правый шнеки; 5,7 - разгрузочные концы соответственно левого и правого питателей; 6 - стойка с опорами и клиноременными редукторами привода шнеков; 11 - наружняя

опора правого шнека

основным, но выпускаются и телескопические распределительные шнеки с гидравлическим приводом выдвижения, скорость кото­рых регулируется в зависимости от количества смеси в шнековой камере.

Шнеки приводятся в действие реверсивными гидрообъемными моторами переменной производительности, установленными по центру симметрично продольной оси машины (рис. 8.16). Кстати, традиция такой компоновки, восходящая к механическому приво­ду, и диктует разделение смеси, выносимой из бункера, на два потока. Установка гидромоторов на внешних концах шнеков по­зволяет отказаться от такого разделения, упростив конструкцию машины.

Современные асфальтоукладчики, как правило, оснащаются ав­томатическими системами, регулирующими скорость подачи сме­си и ее распределения по ширине полосы в зависимости от объема смеси в шнековой камере. В качестве датчиков количества смеси может использоваться ультразвуковой локатор (сонар), постоян­но следящий за уровнем смеси в камере, или концевые выключате­ли (см. рис. 8.15), сигнализирующие о достижении смесью макси­мально или минимально допустимого объема. Сигналы поступа­ют в электронный блок сравнения, который после их обработки корректирует соответствующим образом скорость движения пи­тателей и шнеков. При большой разнице в объемах смеси, нахо­дящихся в разных половинах шнековой камеры, автомат может реверсировать шнек перегруженной половины, чтобы быстро ус­транить дисбаланс. Реверсирование шнеков может использовать-

ся и для уменьшения объема ручных работ при устройстве сты­ков полос.

Основные рабочие органы машины: трамбующий брус и выгла­живающая плита, объединенные в один агрегат (рис. 8.17), крепят­ся на боковых несущих рычагах, шарнирно соединенных с ра^ой асфальтоукладчика и фиксируемых гидроцилиндрами.

Трамбующий брус уплотняет слой смеси, придавая ему необхо­димую для последующей укатки прочность, а выглаживающая пл_и_ та сминает слой до заданной толщины, еще больше повышая его плотность и выглаживая поверхность.

Эффективность работы плиты повышается благодаря вибрации и нагреву рабочей поверхности. Вибрация поверхности плиты вы­зывается вибраторами с гидроприводом, установленными на ее корпусе.

На большинстве моделей асфальтоукладчиков для нагрева гщи-ты применяют газовые горелки, работающие на сжиженном про­пане в баллонах. Из всех видов топлива газ наименее токсичен и обеспечивает высокую интенсивность нагрева. Это ускоряет Под-

Рис. 8.16. Компоновка и привод питателей и шнеков:

1 — независимые гидромоторы привода правого и левого шнеков; 2 - правый распреде­лительный шнек; 3 - независимые гидромоторы привода правого и левого питателей; 4 — левый распределительный шнек; 5 — тяговые цепи питателей

Рис. 8.17. Схема блока рабочих органов:

/ - распределяющий шнек; 2 - боковой несущий рычаг; 3 - выравнивающий щ_ит. 4 - трамбующий брус; 5 - вибратор; 6 - кожух обогревателя выглаживающей пяитьг

7 - выглаживающая плита

готовку машины к работе и позволяет использовать плиты с более толстой, а значит, более жесткой и долговечной подошвой. Исполь­зование термоэлектрических нагревателей, питающихся от борто­вого генератора асфальтоукладчика, требует большего времени для разогрева, но при этом тратится более дешевое дизельное топливо и исключаются простои машины, связанные с регулярными осви­детельствованиями газового оборудования.

В настоящее время стала нормой комплектация асфальтоуклад­чиков одним из нескольких вариантов рабочих органов, предназ­наченных для группы близких по размеру машин. В набор смен­ных рабочих органов обычно включается рабочее оборудование стандартной ширины, телескопические уширители с гидроприво­дом и механически присоединяемые уширители.

Несколько вариантов оборудования можно собрать из различ­ного сочетания основных и дополнительных секций. Объем мон­тажных и наладочных работ при установке и замене уширителей и количество сборно-разборных соединений сведены к минимуму.

Асфальтоукладчик не может обеспечить сооружение качествен­ного покрытия без автоматических систем управления, основные функции которых состоят в выдерживании поперечных и продоль­ных уклонов, задаваемых проволочной струной или многоопор­ной балкой, по которым перемещается копир, или лыжей, скользя-, щей по выровненной поверхности, уложенному покрытию, бордюр­ному камню и т.п. Благодаря микропроцессорным технологиям точность регулирования этих параметров значительно повысилась, кроме того, удалось автоматизировать операции по управлению машиной. Среди них:

выдерживание скорости и направления движения;

регулирование количества смеси в шнековой камере;

контроль толщины укладываемого слоя;

поддержание постоянной температуры выглаживающей плиты;

контроль параметров двигателя, ходового привода и исполни­тельной гидросистемы;

включение трамбующего бруса и вибратора одновременно с на­чалом движения машины;

поддержание постоянного давления плиты на выглаживаемый слой любой толщины;

зажигание газа в системе обогрева плиты.

Рабочая площадка машиниста может оснащаться двумя (левым и правым) равноценными постами управления или - одним, но пе­редвигающимся к левому или правому борту машины в зависимо­сти от желания оператора. Иногда для улучшения обзора опера­торское кресло может выдвигаться за боковой габарит машины на 0,15...0,20 м в любую сторону.

Если асфальтоукладчик работает с перерывами под загрузку, его производительность (П_асф) можно рассчитать по формулам:

ИЛИ

П_асф = '

/ ^з

где F_6yH - вместимость бункера; k_wn - коэффициент неполноты ис­пользования содержимого бункера; Ь_поя - ширина укладываемой полосы; /г_сл - толщина укладываемого слоя; (7_фак - фактическая ско­рость укладки; г_зап - время заполнения бункера смесью; /_ман - время маневрирования транспортного средства при подаче под загрузку бункера; (7_бун - грузоподъемность асфальтоукладчика; р_ш - плот­ность асфальтобетонной смеси.

Если загрузка бункера совмещена с укладкой смеси, производи­тельность асфальтоукладчики можно рассчитать по формулам:

1 ^ асф ''пол *^сл ^ фак

или

^ асф ^пол'тлг см

Характеристики отечественных асфальтоукладчиков приведены в табл. 8.3.

Таблица 8.3 Характеристики отечественных асфальтоукладчиков

АСФАЛЬТОВЫЕ КАТКИ

Асфальтовый каток предназначен для послойного уплотнения асфальтобетонной смеси с целью придания ей прочности водо­непроницаемости и ровности, оговоренных техническими услови­ями на автодорожные и аэродромные асфальтобетонц_ые 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 гладковальцевые и пневмоколесные с гладким протектором.

Машины, уплотняющие дорожно-строительные материалы ис­пользуют два физических процесса: статическое и Динамическое (или вибрационное) уплотнения. Статическое уплотнец_ие матери-ала 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 (рис. 8.1$) 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 вальцем 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 (рис. 8.19), 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 независи-

'.',*

Рис. 8.18. Гладковальцевый каток с шарнирно-сочлененной рамой и конструк­цией ROPS/FOPS

Рис. 8.19. Пневмоколесный каток с моноблочной рамой, балластом и конструк­цией ROPS

мой подвеске колес, позволяют добиваться более равномерной плотности по ширине укатываемой полосы.

Но те же особенности мешают получить с помощью пневмоко-лесных катков ровную поверхность, поэтому на завершающей ста­дии уплотнения, когда покрытие уже мало деформируется под же­стким вальцем, гладковальцевые катки используют для отделки поверхности.

Серьезным резервом повышения степени уплотнения является интенсификация процесса с помощью вибрации. На пневмоколес-ных катках применение вибрации бессмысленно, так как пневмо-колеса - 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 жестковальцевых и пневмо-колесных катков, избавившись от присущих им недостатков, реа­лизовались в катках комбинированной компоновки (рис. 8.20), у которых одна ось оборудована пневматическими колесами с глад­ким протектором, а другая - одним сплошным или разрезным глад­ким металлическим вальцем. 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 вальцев.

Шарнирно-сочлененная рама состоит из передней и задней по-лурам, 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,

Рис. 8.20. Каток, адаптируемый к работе на грунтах и асфальте сменой блока

пневмокатков пневмоколесами:

1 - вентиляционный люк; 2 - кабина машиниста; 3 - кресло-ложемент, фиксируемое в трех положениях; 4 - воздухоохладитель; 5 - откидывающийся капот моторного отсека; 6 - сухой воздушный фильтр; 7 - насос переменной производительности для ходового привода; 8 - насос переменной производительности для привода вибраторов; 9 - гидро­объемный привод оси пневмоколес; 10 - два сменных колеса для уплотнения грунтов; П - четыре пневмокатка для уплотнения асфальтобетона; 12 - задний мост с планетар­ным дифференциалом и постоянно замкнутыми тормозами в ступицах; 13 - электрон­ный блок управления частотой и продолжительностью включения системы орошения вальцев; 14 - два независимых контура системы орошения; 15 - шарнир сочленения пе­редней и задней рам; 16 - гидромотор привода жесткого вальца с постоянно замкнутым тормозом; 17- самонастривающийся вилколановый скребок жесткого вальца; 18 - упру­гая подвеска жесткого вальца на вибродемпферах, прикрепленных к фланцам; 19 - сма-з0чный резервуар; 20 - двухрежимный вибратор с комбинированной регулировкой амп­литудно-частотной характеристики; 21 - вибродемпферы с металлическими монтажны­ми пластинами; 22 - гидрообъемный привод вибратора; 23 - обогреватель кабины; 24 -тонированные стекла; 25 - рычаг программирования скорости движения и режима виб­рации; 26 - панель управления, передвигающаяся вместе с креслом; 27 - передние и зад­ние стеклоочистители; 28 - зеркало заднего вида; 29 - световые дорожные сигналы; 30 - многорежимный вентилятор

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 вальцев 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 жестковальцевых 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 пневмоко-лесных 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 (рис. 8.21).

В качестве рабочего тормоза используется гидрообъемная хо­довая трансмиссия, останавливающая машину при падении давле-

ных 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 ROPS/FOPS, климатическая установка (от простого вентилятора до кондици­онера с очисткой забортного и увлажнением циркулирующего воз­духа), дополнительное освещение зоны работ, проблесковый маяк и т.д.

Производительность асфальтового катка (П_ас) в единицах пло­щади уплотненного покрытия можно рассчитать по формуле

Рис. 8.21. Комбинированный каток со свернутым «тепловым» фартуком у блока

пневмоколес

ния в контурах гидросистемы ходового привода. Торможение на­чинается при переводе рычага реверса в нейтральное положение и прекращается после включения заднего или переднего хода.

В раде 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 вальцев 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 вальцем 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 опор-

(8.13)

где L₃ - длина захватки; Ь_вал - ширина жесткого вальца или ширина полосы уплотнения пневмоколесного катка; Ь_пер - ширина полосы перекрытия при укатке соседних полос (й_пер < 0,25 м); k_B - коэффи­циент использования времени смены; С/_упл - скорость движения катка при уплотнении; ?_ман - время маневрирования в конце прохо­да; и_пр - число проходов по одному следу, необходимое для уплот­нения (для асфальтобетонных покрытий может достигать 30 про­ходов).

Характеристики асфальтовых катков приведены в табл. 8.4.

Таблица 8.4

Характеристика асфальтовых катков*

Окончание табл. 8.4

* Возможно уплотнение грунтов и щебеночных оснований. ** Масса катка с балластом. *** Нагрузка на одно колесо, кг.

• ⇐ Назад
• 26
• 27
• 28
• 29
• 30
• 31
• 32
• 33
• 34
• 353637
• 38
• 39
• 40
• 41
• Далее ⇒