книги / Методы уплотнения грунтов. Выбор и расчёт оборудования

Окончание табл. 5

При заданной ширине укатываемой полосы В количество шин

nш = BВд−−llcc ,

где lс – перекрытие следа передней и задней шины, lс = 0,5Вд (1 – kс), где kс – коэффициент, учитывающий расстояния между шинами, kc = 0,7...0,8. Полученное значение сравнивается с рекомендуемым.

Масса катка с балластом (т)

m = Gшgnш ,

где Gш – нагрузка на шину, кН;

пш – количество шин;

g – ускорение свободного падения, м/с2. Тяговое усилие, развиваемое катком (Н),

61

* Для кулачковых катков, меньшее значение также для решетча-

тых.

** Для решетчатых катков.

62

Мощность двигателя, кВт,

N =100Tvη,

где η – КПД передач от двигателя к ведущим колесам, определяется в зависимости от принятого типа трансмиссии с учетом данных табл. 8.

и транспортного режимов. В последнем случае тяговое усилие находится без учета сопротивления сил инерции и подъема, а коэффициент сопротивления движению принимается для ус-

63

ловий движения катка по усовершенствованному покрытию. По большему из полученных значений выбирается двигатель.

Эффективность самоходных пневмоколесных катков существенно повышается, если использовать устройства для регулирования давления в шинах. Для этих целей катки укомплектовываются компрессором и соответствующей пневмосистемой. Обычно применяются одноступенчатые двухцилиндровые компрессоры. Параметры компрессора подбирают следующим образом.

Объем шин

Vш =1,9B2 (B +d)nш,

где В, d – ширина профиля и диаметр обода шины (см. табл. 5) Объем ресивера

Vp = (0,01...0,05)Vш′,

где Vш′ – объем одной шины.

Общий объем, заполняемый воздухом,

V = Vш +Vp.

Подача воздуха компрессором при всасывании, м3/с,

Q = ∆pшTa kут V , paTшt

где ∆pш – прирост давления воздуха в шинах за время t,

в расчетах принимают ∆pш = (0,1...0,2) МПа, t = 120...390 с;

Та, Тш – температура воздуха в окружающей атмосфере и в шинах, К;

kут – коэффициент, учитывающий утечки воздуха в системе, kп = 1,01...1,2;

ра – атмосферное давление воздуха, МПа.

По подаче воздуха и заданному максимальному давлению воздуха в шинах выбирают компрессор.

64

Диаметр пневмопроводов, м2 ,

где Sп – ход поршня компрессора, м;

п – частота вращения его коленчатого вала, с–1; kп – коэффициент подачи, kп = 0,6...0,8;

i – число цилиндров.

При расчете полуприцепных и прицепных пневмоколесных машин кроме параметров, указанных выше, заданием должна быть обусловлена марка базового тягача либо масса катка. Наиболее тяжелый режим работы для этих катков – уплотнение связанных грунтов. Нагрузка на шину (кН) в этом случае при требуемых плотности грунта ρd и глубине уплотнения h0

Gш = 0,036WWo h02 g, если ρd = 0,95ρmax;

Gш = 0,008WWo h02 g, если ρd = 0,98ρmax,

где Wo , W – оптимальная и действительная влажность уплотняемого грунта, %;

ρmax – плотность грунта естественного залегания.

При известной нагрузке на шину глубина уплотнения, см,

где рш – давление воздуха в шине, МПа; ψ – коэффициент жесткости. При значениях рш, равных

0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,6 МПа, коэффициент ψ составляет 0,6; 0,5; 0,4; 0,2; 0,15 соответственно. По найденным нагрузкам на ко-

65

лесо выбирают тип шин (см. табл. 5). Если задана масса катка с балластом, количество шин

kш = mg . Gш

При заданном в технической характеристике базового тягача свободном тяговом усилии Р масса катка с балластом

Обозначения величин и рекомендации по их выбору приведены выше.

Ширина уплотняемой полосы

B = Bдkш +lmax (kш −1),

где lmax = (0,4...0,5)Вд.

Найденные расчетом параметры катка должны быть согласованы со значениями, обусловленными ГОСТами. На основе полученных данных составляется техническая характеристика, оформление которой сходно с указанным в табл. 3.

3.3. Расчет кулачковых катков

Кулачковые катки (рис. 41, 42) предназначены для уплотнения связных и комковатых грунтов. Их изготовляют прицепными, полуприцепными и самоходными, как статического, так и вибрационного действия. В России изготовляют следующие прицепные катки статического действия: легкие – ККЛ, средние – ККС и тяжелые – ККТ.

Уплотнение грунта происходит под действием нормальных контактных напряжений, возникающих на опорных поверхностях кулачков, и за счет бокового распора, обусловливаемого погружением кулачков на грунт.

66

Диаметр барабана катка связан с длиной кулачка зависимостью

Dl =5...8.

Ширина вальца катка B = (1,1...1,2)D.

Вес катка должен быть подобран такой, чтобы при первом проходе катка по уплотняемой насыпи кулачки погружались в грунт на полную длину, а барабан катка только касался поверхности уплотняемого слоя. Вес катка определяют по формуле

Gк = σFz,

где σ – расчетное нормальное контактное напряжение, кгс/см2: 7…15 для легких и средних суглинков; 15…40 для средних суглинков; 40…60 для тяжелых суглинков и глинистых грунтов;

F – площадь опорной поверхности кулачка, см2;

z – число кулачков в ряду, расположенном по образующей вальца катка.

Потребное число проходов

n = FmS к ξ,

где S – поверхность вальца катка, см2;

F – площадь опорной поверхности кулачка, см2; mк – общее число кулачков;

ξ – коэффициент, учитывающий неравномерность перекрытия поверхности кулачками, ξ = 13.

Тяговый расчет катка

Сопротивление качению вальцов катка Wп обусловлива-

ется главным образом деформацией грунта и по своему удельному значению является наибольшим:

68

Wп = f1Gкmax ,

где Gкmax – максимальный вес катка;

f – максимальное значение коэффициента сопротив-

ления качению вальцов катка при первом проходе по рыхлому грунту: 0,15…0,20 для катков с гладкими жесткими вальцами; 0,25…0,30 для кулачковых катков; 0,12…0,15 для катков на пневматических шинах.

Профессор Н.И. Наумец предложил следующую формулу для определения коэффициента сопротивления кулачкового катка:

где Gк – вес катка, кгс; T – сила тяги, кгс;

Dб – диаметр барабана катка, м; n – число кулачков;

b– ширина опорной поверхности кулачка, м;

a– длина опорной поверхности кулачка, м; hк – высота кулачка;

c– коэффициент деформации грунта, кгс/см2: 0,10…1,0 очень рыхлого; 1,0…3,0 рыхлого; 3,0…8,0 плотного; 8,0 и более – очень плотного.

Сопротивление движению на уклон

Wу =iGк,

где i – уклон, доли единицы (imax = 0,1); Gк – вес катка, кгс.

Таким образом, при работе катка общее сопротивление движению

∑WR =Gк( f +i).

69

При трогании с места катка, полностью загруженного балластом, на рыхлом грунте и предельном подъеме, кроме перечисленных сопротивлений, будет возникать сопротивление преодолению сил инерции

где x – коэффициент учета вращающихся масс; v – скорость движения катка, км/ч;

t – время, с;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

Полагая, что каток движется равноускоренно, получим

где t – время разгона, t = 2...3 с.

С учетом преодоления сил инерции общее сопротивление движению катка

∑WR = Wп +Wу +Wи.

В прицепных катках для подбора тягача необходимо располагать тяговой характеристикой тягача. По ней необходимо определить силу тяги, соответствующую максимальной тяговой мощности TNT , и наибольшую допустимую силу тяги тяга-

ча при кратковременной работе Tdmax .

Вцелях эффективного использования тягача при работе

вагрегате с катком целесообразно, чтобы

TNT ∑WR .

С учетом сил инерции агрегата необходимо, чтобы

Tdmax ≥ WR .

70