Производительность катков и пути её повышения

Кулачковые прицепные катки применяются только для укатки рыхлого свежеотсыпанного слоя грунта, их производительность выше по сравнению с другими типами катков. За счет углублений на поверхности уплотняемого слоя, образующихся при работе катка, происходит лучшее сцепление между слоями.

Катки на пневматических шинах чаще применяются в дорожных войсках. Они более универсальны по видам выполняемых работ и могут применяться для уплотнения грунта, дорожных оснований и покрытий. Прицепные катки на пневматических шинах загружаются балластом, который составляет основную часть массы катка. Масса без балласта невелика, поэтому можно транспортировать катки на прицепе к автомобилю или тягачу.

Наилучшее качество уплотнения достигается при применении катков на пневматических шинах с раздельной балансировкой колес. Кроме того, такие катки более долговечны.

Уплотнение усовершенствованных дорожных покрытий облегченного типа лучше производить самоходными катками на пневматических шинах, которые по сравнению с прицепными катками обеспечивают большую ровность уплотняемого покрытия.

Виброкатки с гладкими вальцами могут применяться для уплотнения грунта, дорожных оснований и покрытий. По сравнению с катками статического действия они имеют меньшую массу при прочих равных условиях и могут перевозиться в кузове автомобилей.

Для качественного уплотнения асфальтобетонных покрытий необходимо иметь комплект самоходных катков с гладкими вальцами разной массы и различным расположением вальцов. Начинать укатку надо более легкими катками, а заканчивать тяжелыми катками для безволновой укатки.

Оптимальная толщина уплотняемого слоя грунта Н_О для катков на пневматических шинах определяется по формуле

Н_О=0,18 ,

где w - влажность данного грунта, %;

w_opt - оптимальная влажность этого же грунта, %;

G_k - максимально допустимая нагрузка на шину при наибольшем до-

пустимом давлении воздуха в ней, кН;

Ψ - коэффициент жесткости шины;

р_ш - давление воздуха в шинах, МН/м².

Максимально допустимая нагрузка на шину определяется по формуле

G_k= ,

где G_max - сила тяжести полностью загруженного балластом катка, кН;

Z - число колес.

По величине G_k подбирают пневматические шины. Величина нормальной деформации пневматической шины λ на жесткой поверхности может быть определена из выражения

λ=0,15·В_ш,

где В_ш - величина профиля шины, см.

Максимальное число колес катка, принимаемое из условия поперечной устойчивости, обычно равно четырем. Пневматические шины размещаются не вплотную одна к другой, а с некоторым зазором, во избежание соприкосновения боковых стенок смежных шин и обеспечения условий для их демонтажа и монтажа при смене.

Наибольшая допустимая величина зазора нe ограничивается условиями равномерной деформации грунта по ширине и может быть определена по зависимости

е =(0,3–0,4)·В_ш .

Если зазор превышает указанный предел, наблюдается интенсивное выдавливание грунта в межколесное пространство, в результате чего увеличивается глубина колеи и сопротивление качению колес, снижается эффект уплотнения.

Теоретическая производительность катков может быть определена по формуле

П_Т = ,

где L - длина укатываемого участка, м;

В - ширина укатываемой полосы, м;

Н_О - оптимальная толщина уплотняемого слоя грунта, м;

в - величина перекрытия катком следа предыдущего прохода, обычно

в =0,2 м;

v - рабочая скорость катка, м/ч;

t - время, затрачиваемое на разворот катка в конце участка, (t=0,02ч);

n - необходимое число проходов.

При известной ширине укатываемой полосы В, равной ширине катка, величине перекрытия в и оптимальной толщине Н_О уплотнения производительность будет зависеть от рабочей скорости катка v.

Рациональное значение рабочей скорости может быть установлено по величине сопротивления и мощности силовой установки тягача, транспортирующего каток, или по мощности силовой установки самоходного катка:

V = ,м/с,

где N - мощность силовой установки, кВт;

W - сопротивление перемещению катка, кН.

При работе катка возникают различные сопротивления.

Сопротивление качению колес катка W₁. Этот вид сопротивления движению вызывается главным образом деформацией грунта и по своему удельному значению является наибольшим:

W₁ =f·G_max,

где f - максимальное сопротивление качению колес катка (для пнемоколесных катков f=0,12-0,15 при первых проходах и f=0,08-0,1 при последних);

G_max - максимальный вес катка, кН.

Сопротивление движению под уклон W₂:

W₂=i·G_max.

где i – тангенс угла наклона местности, i=0,1.

Общее сопротивление движению:

W=W₁+W₂.

Зная общее сопротивление, можно определить рабочую скорость катка для различных стадий укатки:

V = , м/с.

По известной скорости можно рассчитать теоретическую и эксплуатационную производительность:

П_Т = ,м³/ч;

П_Э=П_Т·К_В·Т_С,

где η - КПД трансмиссии катка (тягача);

К_В - коэффициент использования катка во времени;

Т_С - продолжительность смены, ч.

Таким образом, правильный выбор дорожных катков обеспечивает высокое качество работ возможность транспортировки катков с одного участка работ на другой с наименьшими потерями времени, наибольшую производительность труда в разнообразных условиях строительства и восстановления участка дороги.

Эффект работы машины для уплотнения грунтов, оснований и покрытий зависит от того, насколько правильно выбрана толщина уплотняемого слоя. При излишне большой толщине слоя требуемая плотность не достигается. При слишком малой толщине снижается производительность машин и возрастает стоимость работ.