Грунтовый каток Hamm - 3414 НТР

Петрозаводский государственный университет
Институт лесных, горных и строительных наук
Кафедра технологии и организации лесного комплекса
Курс "Машины и механизмы в ландшафтной архитектуре"
Грунтовый каток Hamm – 3414 HTP
Исполнитель – ст.гр. 65201
Минчукова Е. О.
Руководитель –
А. М. Цыпук
Петрозаводск
2017
Введение
Цель работы: оценить эффективность обработки отсыпаемого слоя дорожного
полотна при использовании кулачкового катка с вибрацией.
Основные задачи:
1. Представить техническую характеристику катка 3414 НТР;
2. Определить и сравнить общую силу, действующую со стороны кулачков на
почву с вибрацией и без;
3. Рассчитать толщину уплотнения почвы кулачковым катком;
4. Рассчитать толщину уплотнения почвы гладким катком и сравнить с
толщиной кулачкового.
Сведения о машине
Кулачковый каток 3414 НТР применяется в лесной зоне для уплотнения и
утрамбовки грунта. Особенно выгодно применять при уплотнении тяжелых
комковатых грунтов, высокая степень уплотнения которых может быть
достигнута только при условии измельчения комьев.
Исходя из сведений, предоставленных работником данной машины, работа на
катке требует определённых навыков и соблюдения техники безопасности.
Необходимо следить, чтобы во время работы машина не подъезжала слишком
близко к краю обрабатываемой поверхности, а также чтобы позади
работающего
катка
никого
не
было.
Рабочая смена начинается с обхода. Начиная рабочую смену, необходимо
проверить уровень масла. Кроме того, проверку уровня масла нужно
повторять несколько раз на протяжении рабочего дня. После проверки
машины даётся задание: определённый участок, на котором нужно закатать
полосу
с
вибрацией
для
толстых
слоёв
почвы
или
без
неё.
Расход топлива катка на холостом ходу — 4-5 л/моточас, на рабочем ходу —
8-13 л/моточас в зависимости от частоты вибрации. Максимальная скорость
катка — 10-11 км/ч, рабочая скорость — 3-4 км/ч.
Техническая характеристика катка 3414 НТР[4].
1.
Ширина катка рабочая ……………………………………….2250 мм
2.
Ширина габаритная………………………………………….. 2325 мм
3.
Максимальный вес………………………………………….. 15870 кг
4.
Нагрузка на заднюю ось……………………………………… 6025 кг
5.
Нагрузка на переднюю ось (каток) с балластом…………….. 9845 кг
6.
Диаметр бандажа………………………………………………1684 мм
7.
Частота вибрации:
1-й режим 30 Гц
2-й режим 40 Гц
8.
Амплитуда
1-й режим 1,9 мм
2-й режим 0,9 мм
9.
Центробежная сила
1-й режим 256 кН
2-й режим 215 кН
10.
Количество кулачков……………………………………………… 140
11.
Количество рядов кулачков………………………………………… 10
12.
Количество кулачков, одновременно воздействующих на грунт 5 шт.
13.
Высота кулачка…………………………………………………. 100 мм
14.
Длина опорной поверхности кулачка…………………………. 130 мм
15.
Ширина опорной поверхности кулачка………………………. 110 мм
16.
Длина основания кулачка……………………………………… 230 мм
17.
Ширина основания кулачка…………………………………… 150 мм
18.
Мощность двигателя…………………………………………… 100 кВт
19.
Емкость бака…………………………………………………….. 290 л
20.
Скорость 0 – 14 км/ч (плавно)
{схема}
Примем, что уплотняются песчаный или супесчаный грунт, отсыпаемый в полотно
дороги.
Сведения о характеристиках грунта содержатся в [3], техническая
характеристика катка [4]. Данные о размерах кулачков в плане вычислены по
имеющимся в [4] графических материалах.
Коэффициент внутреннего трения составит fгг= 0,73.
Коэффициент внешнего трения составит f мг= 0,66.
Удельное сопротивление грунта смятию составит [σ] = 0, 45 МПа
Сила Nп, необходимая для полного заглубления одного кулачка определится
так[1]:
Р  РН


N П      S В  В
 h  f МГ ,
2


где [σ] – удельное сопротивление грунта смятию, Па; SВ – площадь верхнего
сечения кулачка, м2; РВ – периметр верхнего основания кулачка, м; РН- периметр
основания кулачка, контактирующего с грунтом, м; h – высота кулачка, м; f мг–
коэффициент внешнего трения кулачка о грунт.
S В  0,23  0,15  0,0345 м 2 .
РВ  2  0,23  0,15  0,76 м.
РН  2  0,13  0,11  0,48 м.
0,76  48


N П  0,45 10 6   0,0345 
 0,1 0,66   0,033939 10 6 Н.
2


Для всех пяти кулачков величина N общей силы определится так:
N  5  N П  5  33939  169695 Н.
Нагрузка на каток составляетс балластом 9845 кг, что обеспечивает силу
P  9845  9,81  96579 Н.
96579 <169695.
Следовательно, кулачки в грунт полностью заглубляться не будут.
Примем во внимание, что каток 3414 HTP снабжен вибратором, который
развивает силу на 1-ом режиме 256 кН, а на втором режиме 215 кН.
Выбираем 2-й режим вибрации. Тогда общая сила, действующая со стороны
кулачков на почву определится так:
PОБ  P  PД  96579  215000  311579 Н.
311579> 169695.
Следовательно, кулачки при включении вибрации будут заглубляться
полностью.
Высота Lзоны напряжений под кулачком определится так[2]:
 ac
ac
L
 
  f ГГ
   f ГГ
P1
 ac



 
,
  f ГГ2

2
где a и c – соответственно длина и ширина опорной поверхности катка, м; Р1 –
сила, приходящаяся на один кулачок, Н.
P1 
РОБ 311579

 62316 Н.
5
5
Величина fгг коэффициента внутреннего трения в почве под действием
вибрации по данным [1] снижается не менее чем на 25% и может быть принята та
так:
f ГГ  0,73  0,75  0,55.
62316
 0,13  0,11
0,13  0,11
 0,13  0,11 
0,45 10 6
L
 
 0,248 м.
 
2
3,14  0,55
3
,
14

0
,
55
3
,
14

0
,
55


2
Повторим расчет без учета возможного снижения коэффициента внутреннего
трения:
62316
 0,13  0,11
0,13  0,11
 0,13  0,11 
0,45 10 6
L
 
 0,187 м.
 
2
3,14  0,73
3
,
14

0
,
73
3
,
14

0
,
73


2
Принимая во внимание, что кулачки заглублены в почву полностью на 0,1 м,
можно считать, что общая толщина отсыпаемого слоя для уплотнения
кулачковым катком может находиться в пределах 0,35…0,29 м.
Определим, на какую глубину может уплотнить почву каток с аналогичными
параметрами, но гладкий цилиндрический, без вибрации [3].
hу  
bу
  f ГГ
 bу
 
   f ГГ
2

P
 

2






f
ГГ

2
2,25
96579
 2,25 

 
 0,187 м.
 
3,14  0,73
0,45  10 6  0,73 2
 3,14  0,73 
ВЫВОД:
Применение кулачкового катка с вибрацией позволяет увеличить толщину
отсыпаемого слоя дорожного полотна с 0,19 м до величины 0,35…0,29 м, т. е. в 1,8
–1,5 раза.
Во всех случаях рекомендуется выполнять 13…14 проходов катка по одному
следу [2], до полного удаления пор между частицами укатываемого грунта.
Литература:
1. Лесохозяйственные машины: Решение практических задач: Учеб. пособие
/ А. М. Цыпук.-Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2008. – 120 с.
2. Машины и механизмы в лесном хозяйстве: Курс лекций. Ч. 1. Рабочие
органы
почвообрабатывающих
машин
/
А.
М.
Цыпук;
ПетрГУ.-
Петрозаводск, 2004.-56 с.
3. Машины
для
строительстве:
академического
производства
Учебное
земляных
пособие
бакалавриата
/
для
А.
М.
работ
в
ландшафтном
студентов
направления
Цыпук.-Петрозаводск:
ИздательстоПетрГУ, 2015.-58 с.
4. http://dorkomteh.ru/excapedia/technic/hamm_3414_p.
3414 HTP.Грунтовый каток с кулачковым вальцом.Грунтовые катки Серия
3000 / Модельный ряд H180. HAMMAG. WWW.hamm/eu/