2. Основы расчета машин для горячей регенерации

Тяговый баланс машины для горячей регенерации составляется на основании анализа сопротивлений, возникающих в процессе работы W. Рабочий режим определяют в зависимости от числа рабочих органов и характера их действия. Для машин, оснащенных полным комплектом рабочих органов, общее сопротивление складывается из следующих сопротивлений: ходового устройства при перемещении машины W₁; устройства для рыхления асфальтобетона или другого материала рыхлителем W₂; устройства для фрезерования разогретого асфальтобетона W₃; устройства для планировки разогретого асфальтобетона W₄; виброплиты (выглаживающей плиты) W₅; трамбующего бруса W₆; распределительного шнека W₇.

Сопротивление ходового устройства W₁, кН:

W₁ =9,8 [(M_M + M_аб )– (M_p+M_ф+M_от+M_тсб+M_пр+M_ш)](f ± i), (5.1)

где M_М, M_аб, M_р, M_ф, M_от, M_пл, M_тсб, M_пр, M_ш – масса соответственно машины, асфальтобетона в приемном бункере, рыхлителя, фрезы в сборе, отвала, плиты, трамбующего бруса, призмы волочения, шнека, т;

f – коэффициент сопротивления передвижению (f ≈ 0,04...0,07 для пневмоколес по асфальтобетону);

i – уклон дороги (i ≈ 0,07...0,09).

Для учебных целей можно принять [(M_M + M_аб )– (M_p+M_ф+M_от+M_тсб+M_пр+M_ш)] равным ≈ 0,8 M_M.

Сопротивление разогретого асфальтобетона рыхлению W₂, кН:

W₂ = Z₃ P₃, (5.2)

где Z₃ – число зубьев рыхлителя (Z₃ = 30…35 зубьев на 1 метр ширины обрабатываемой полосы);

P₃ – сопротивление рыхлению одним зубом, Р₃ ≈ 0,015...0,03 кН.

Сопротивление разогретого асфальтобетона фрезерованию W₃, кН:

W₃ = K_р b_ф h , (5.3)

где K_р – удельное сопротивление фрезерованию разогретого асфальтобетона (К_р ≈ 50...60 кПа);

b_ф – ширина фрезерования, м;

h – глубина фрезерования (h ≈ 0,05 м), м.

Сопротивление разогретого асфальтобетона W₄, кН:

W₄ = K_л b_отв + G_пр f_пр , (5.4)

где K_л – удельное линейное сопротивление разогретого асфальтобетона

(К_л ≈ 10...20 кН/м), кН/м;

b_отв – длина отвала, м;

f_пр – коэффициент сопротивления движению призмы волочения по разогретому асфальтобетону (f_пр ≈ 0,7...0,9);

G_пр – вес призмы волочения срезаемого покрытия, кН:

G_пр = 0,6 (H_о – h)² ρ_а g L_о , (5.5)

где H_о, L_о – высота и длина отвала (H ≈ 0,1 L), м;

ρ_а – плотность материала покрытия (ρ_а = 2,2...2,3 т/м³).

Сопротивление виброплите W₅, кН:

W₅=9,81 М_пл f_пл , (5.6)

где f_пл – коэффициент сопротивления движению по разогретому асфальтобетону плиты и трамбующего бруса f_пл ≈ 0,5...0,7.

Для учебных целей можно принять М_пл ≈ 0,1 M_M.

Сопротивление трамбующего бруса W₆, кН:

W₆ = G_пр f_пл. (5.7)

Сопротивление распределительному шнеку W₇, кH:

W₇ = K_сш b_ш h_ш + G_пр f_пр, (5.8)

где K_сш – удельное сопротивление срезанию шнеком разогретого асфальтобетона, K_сш = 10 кПа;

b_ш, h_ш – ширина захвата и глубина срезания шнеком, м.

Для обеспечения необходимой силы тяги должно соблюдаться условие

, (5.9)

где – коэффициент сцепления шин с дорожным покрытием ( = 0,5...0,6).

Для расчета мощностного баланса машины необходимо определить техническую производительность машины.

Вначале определяется возможная для конкретных условий работы скорость движения машины (подача), равная, м/с:

v_p = v_o k_σ k_h , (5.10)

где v_o – наибольшая скорость подачи при условии наименьшей по техническим условиям толщины и прочности материала фрезеруемого слоя, м/с;

k_σ – коэффициент, учитывающий снижении скорости при увеличении прочности фрезеруемого материала (k_σ = 0,3…0,5);

k_h – коэффициент, учитывающий снижении скорости при увеличении толщины слоя фрезеруемого материала (k_h = 0,1…0,5).

Величина скорости v_о указана в технической характеристике машины.

Техническая производительность машин, работающих по технологии «ремикс» определяется по формуле, т/ч:

П_т = 3600 b_ф h v_p ρ_а. (5.11)

Мощностной баланс машины составляют, суммируя значения мощностей, необходимых для обеспечения работы отдельных агрегатов и рабочих органов машины. Для терморемонтера, имеющего полный комплект рабочих органов, общая мощность N_Σ включает мощности на привод: ходового устройства в рабочем режиме N₁ с учетом преодоления сопротивлений рабочих органов, препятствующих рабочему движению машины; фрезы N₂; вибрационной плиты N₃; трамбующего бруса N₄; смесителя N₅; шнека N₆ и питателей N₇.

Мощность на привод ходового устройства в рабочем режиме, кВт:

, (5.12)

где η_mp – КПД привода ходового устройства (η_mp ≈ 0,8).

Мощность привода фрезы, кВт:

, (5.13)

где – удельная мощность на фрезерование разогретого асфальтобетона ( = 3,6…4,7 кВт ∙ ч/м³), кВт ∙ ч/м³.

Мощность привода вибрационной плиты, кВт:

, (5.14)

где N_vb – мощность привода одного вибровозбудителя (N_vb = 1…1,5 кВт), кВт;

z_vb – число вибровозбудителей на виброплите, шт.

Для учебных целей можно принять z_vb = (1,2…1,5) шт. на один метр длины вибровозбудителя.

Мощность привода трамбующего бруса, кВт:

, (5.15)

где – удельная мощность на привод трамбующего бруса

( = 0,4…0,6 кВт/м), кВт/м;

b_mp – длина трамбующего бруса, равная ширине укладки, м.

Установочная мощность двигателя привода смесителя определяется по следующим эмпирическим зависимостям, кВт:

, при G₃ < 1,4 т; (5.16)

, при G₃ > 1,4 т, (5.17)

где G₃ – вместимость смесителя, т:

, (5.18)

где t_cm – длительность цикла смесителя (t_cm = 4…5 мин), мин.

Мощность привода распределительного шнека, кВт:

, (5.19)

где L_w – длина распределительного шнека, м;

K_w – коэффициент, учитывающий напор смеси при движении машины

(K_w = 3);

k_w – коэффициент сопротивления при работе шнека (k_w = 4…5);

η_w – КПД привода распределительного шнека (η_mp ≈ 0,85).

Мощность привода питателей, кВт:

, (5.20)

где k_k – коэффициент сопротивления питателей (k_k = 2…3);

L_k – горизонтальная проекция питателей, м;

H_k – высота подъема питателей, м.

Для учебных целей можно принять L_k = 2 b_ф, H_k = 2 м.

Мощность, необходимая для привода ходового оборудования и всех рабочих органов машины, кВт:

, (5.21)

где k₃ – коэффициент запаса, учитывающий расход мощности на привод вспомогательных устройств (k₃ = 1,4…1,5).

Полученное значение мощности N необходимо сравнить с мощностью установленного на машине двигателя N_dv:

. (5.22)