Обоснование темы дипломного проекта

       Формула    изобретения:1.   Самоходный  виброкаток,   содержащий устройство для перемещения и реверсирования  виброкатка  с механизмом управления  гидронасосом перемещения и реверсирования  виброкатка, и вибровозбудитель, на валу которого установлен  с возможностью ограниченного поворота дебаланс,  устройство для регулирования  статического момента вибровозбудителя,   связанный с механизмом управления  гидронасосом для перемещения и реверсирования виброкатка двухпозиционный распределитель,  одна из линий  которого соединена со сливом,   гидронасос и  гидромотор  вибровозбудителя с магистралями,  отличающийся    тем, что  с целью упрощении конструкции и повышения надежности,   вибровозбудитель снабжен жестко  закрепленным на нем неподвижным дебалансом,   смонтированными на одном из дебалансов упорами и закрепленным на другом дебалансе  пальцем для  поочерёдного взаимодействия  с упорами,  причем распределитель выполнен  пятилинейным, две линии  которого сообщены с магистралями  гидронасоса,  одна со сливом,   а две - с магистралями   гидромотора вибровозбудителя,  при этом распределитель в одной из  его  позиций установлен  с возможностью сообщения магистралей  гидромотора с  соответствующими магистралями  гидронасоса,  а в другой позиции - с возможностью сообщения магистралей гидромотора между  собой,   а магистралей гидронасоса - между собой и  со сливом,   при этом поворотный дебаланс установлен на дебалансном валу коаксиально. 2. Виброкаток по п. 1. отличающийся тем, что палец закреплен на неподвижном дебалансе, а упоры на поворотном дебалансе. 3. Виброкаток по п. 1. отличающийся тем, что палец закреплен на поворотном дебалансе,  а упоры на неподвижном дебалансе. 4. Виброкаток по п. 1. отличающийся тем, что упоры закреплены диаметрально противоположно друг другу.

 

 

         1.2 Описание проектируемой конструкции и внесенных         в нее изменений

 

       В данном дипломном проекте разрабатывается ведущий вибровалец , отличающийся тем , что привод вибровальца осуществляется через конический редуктор .

       Рама 4 вибровальца (рисунок 7 ) сварной  конструкции. Она имеет место  присоединения к шарниру сочленения . В раме вальца через амортизаторы  сдвига 6 и 16 крепятся стаканы  2 и 20 с установленными в них  шарикоподшипниками 3 и 25 , в которых вращается сварной валец 11.

            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                             Рисунок 7  Вибровалец.

 

       В ступицах 1 и 26 вальца на роликоподшипниках 12 и 15 установлен вибровал 29 с набором дебалансов. Два дебаланса 28 закреплены жестко на валу 29, привод на вал 29 осуществляется от гидромотора 7 через зубчатые муфты 5, 8, 9. Вокруг каждого из закрепленных на валу 29 дебалансов 28 может поворачиваться дебаланс 27. Дебалансы  27 состоят из двух дисков , соединенных между собой сегментной пластиной.

       Наружные  дебалансы 27 установлены свободно  на цилиндрических шейках вибровала и поворачиваются при изменении направления вращения вибровала на угол 135 между упорами на дебалансах 28, изменяя суммарный статический момент дебалансов от минимума до максимума.

       Возникшие  при работе вибратора колебания  вибровальца гасятся амортизаторами сдвига 6, 16 и передаются на раму значительно уменьшенными. Привод вибровальца осуществляется через конический редуктор.

       Вследствие использования привода вибровальца через конический редуктор увеличивается производительность катка и уменьшается число проходов по одному месту за счет уменьшения призмы волочения уплотняемого материала перед вибровальцем. Эффективность применения данной разработки рассмотрим на примере.

        Предположим, необходимо уплотнить песчаный грунт оптимальной влажности  (рисунок 8) при глубине отсыпки 0.7 м до достижения Ку=0.95 (Ку-коэффициент уплотнения). Из точки А- глубина уплотнения Н=0.7 м –проводим горизонталь до пересечения с кривой , соответствующей песчаному грунту , точка В. Из этой точки проводится вниз вертикальная линия до пересечения с осью , соответствующей выбранной скорости движения машины (V=3 км/ч). Из полученной точки С , двигаясь вправо от оси до пересечения с ближайшей наклонной линией , получаем точку Д , которая даст необходимое число проходов -6 . Далее , поднимаясь вверх до пересечения с пунктирной линией , соответствующей глубине уплотнения Н=0.7 м, получаем точку Е. Горизонтальная линия из точки Е правой шкалы позволяет определить получаемую при этом режиме производительность (П=720 м /ч). Таким образом , для выполнения заданных требований каток ДУ-58 при скорости V=3 км/ч должен сделать 6 проходов , техническая производительность при этом (без учета перекрытия следа и потерь времени на развороты и остановки) составит 700 м /ч.     

       При  использовании привода вибровальца  через конический редуктор кривая соответствующая песчаному грунту будет иметь вид (см. штриховая линия)   Таким образом при одинаковых начальных условиях (см. выше) необходимое число проходов снизится до 5 , а производительность увеличится и составит П = 760  м /ч .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            

 

        Рисунок 8 График уплотнения грунта  и асфальтобетона.                       

            1.3 Назначение и рациональная область применения

 

       Каток  самоходный вибрационный ДУ-58 предназначен  для уплотнения отсыпанных и предварительно спланированных слоев грунта и материалов дорожных оснований.

        Вибрационные катки (пример см. рис.1), как и статические, применяют  при производстве ремонтных дорожных  работ, а также при строительстве  автомобильных дорог.  Вибрационные катки с гладкими вальцами в последние годы находят все более широкое применение при уплотнении гравийных, щебеночных и асфальтобетонных смесей. Вибрационные самоходные катки по сравнению со статическими имеют меньшую металлоемкость, более маневренны и транспортабельны, при правильной организации работ обеспечивают требуемую плотность и ровность поверхности  уплотняемых материалов. Самоходные вибрационные катки для уплотнения дорожных покрытий изготавливают преимущественно двухвальцовыми двухосными. В вибрационных двухвальцовых катках вибрационным может быть любой из вальцов или даже оба вальца. При ведущем вибрационном вальце резко снижаются условные коэффициенты трения и сцепления его с поверхностью движения, что снижает силу тяги по сцеплению и затрудняет передвижение на уклонах.

       Если  вибровальцом является ведомый  валец катка, то затрудняется  управляемость катком. Другим существенным  недостатком вибрационных катков  является трудность создания  надежной и долговечной защиты  оператора от вредного воздействия вибрации. В значительной мере указанные недостатки устранены в вибрационных катках с двумя вибровальцами, которые работают в противоположных фазах и являются и ведущими и управляемыми. При проектировании виброкатков желательно обеспечивать изменение возмущающей силы для использования их в наиболее выгодных режимах работы при уплотнения различных материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    2 Расчет основных параметров

 

    2.1 Выбор основных параметров катка

 

       Основными  параметрами катка являются: G-вес катка, q- линейное давление, Д-диаметр вальца, В-ширина вальца.

       Для  расчетов принимаем ширину вальца - В=2м.

       Определяем  силу тяжести, приходящуюся на  один валец:

 

                                                 ;                                                                                            (2.1.1)

 

                                        G₁ = 0,4·156960 = 62784 Н;

 

       Определяем линейное давление по формуле:

 

                                                  ;                                                   (2.1.2)    

 

 

         Диаметр вальца определяем из неравенства:

 

                                                м;                                  (2.1.3)

 

Для дальнейших расчетов принимаем  диаметр вальца D = 1,6 м.

 

2.2 Тяговый расчет

 

       Определяем  общее сопротивление передвижению  катка:

 

                                          ;                                    (2.2.1)

 

где W1 –сопротивление передвижению катка как тележки;

       W2 – сопротивление от преодоления сил инерции при трогании катка;

       W3 – сопротивление движению катка на поворотах, возникающее вследствие затрудненности вращению вальцов катка при их повороте.

       Определяем  сопротивление передвижению катка  как тележки:

 

                                                                                                                                          (2.2.2)

 

где f = 0,14 коэффициент сопротивления перемещению катка;  

       i =  0,06 уклон;

 

       Определяем  сопротивление от преодоления  сил инерции при трогании катка  с места:

 

                                                                                                         (2.2.3)

 

где V = 2 км/ч = 0,56 м/c – рабочая скорость движения катка;

       t = 4c-время разгона;

 

Н;

 

       Определяем  сопротивление движению катка на поворотах:

 

                                              μ·G₁;                                                   (2.2.4)

 

где μ = 0,3- коэффициент сопротивления повороту;

 

Н;

 

Таким образом, общее  сопротивление передвижению катка будет:

 

Н

 

       Определим  силу тяги катка по сцеплению:

 

                                                                                                           (2.2.5)

 

где φ_сц =0,35 – максимальный коэффициент сцепления;

 

Н;

 

Для нормальной работы катка  необходимо, чтобы выполнялось условие:

 

                                                                                                           (2.2.6)

 

       Проверяем  выполнение условия для нормальной  работы катка:

 

 

       Таким образом, силы тяги хватает для нормальной работы катка.

 

       2.3 Баланс мощности

 

Мощность необходимая  для  работы катка определяется по формуле:

 

                                                                                                       (2.3.1)

 

где N₁- мощность необходимая на привод хода;

       N₂- мощность необходимая для привода вибратора;

        Мощность необходимая на привод хода определяется по формуле:

 

                                                                                                    (2.3.2)

 

где  η_общ – общий КПД привода;

       Общий  КПД привода определяется по формуле:

 

                                               η_общ = η_ред· η_ром· η_г.пр;                                        (2.3.3)

 

где η_ред = 0,9 – КПД редуктора привода хода;

       η_ром = 0,95- КПД редуктора отбора мощности;

        η_г.пр = 0,8 – КПД гидропривода;

 

η_общ = 0,9 · 0,95·0,8 = 0,68;

 

Таким образом, мощность на привод хода будет:

 

кВт;

 

       Мощность, необходимая для привода вибратора:

 

                                                                                (2.3.4)

 

где: N_пк – мощность необходимая на поддержание колебаний;

        N_пт – мощность необходимая на преодоление сил трения в цапфах;

        N_р – мощность необходимая для разгона дебалансов;

       Мощность  на поддержание колебаний определяется по формуле:

 

                                                                                                       (2.3.5)

 

где a = 1мм – амплитуда  колебаний;

    ω – угловая скорость вращения;

        c = 120 – коэффициент вязкости уплотняемого материала;

       Угловую скорость определяем  по формуле:

 

                                                                                                             (2.3.6)

 

где n = 2000 мин ^-1- частота вращения дебалансного вала;