Автогудронатор

ТИТУЛЬНИК.doc

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Сибирский государственный автомобильно-дорожный
университет (СибАДИ)»
Кафедра «Техника для строительства и сервиса нефтегазовых комплексов и инфраструктур» (ТНКИ)
По дисциплине «Конструкция и теория ТТМ. Машины для ремонта и содержания дорог»
Тема: «Автогудронатор»
КР 02068982.230501.025.17.
Автор: Хахонов Д.Р. НТС-14Т1
Руководитель: к.т.н. Вебер В.В.
Консультант: к.т.н. Семкин Д.С.

АВТОГУДРОНАТОР.cdw

Битумный распределитель
Осветительный прибор
Вместимость цистерны
Распределитель битума циркулярного типа
Ширина распределения
Интервал изменения ширины распределения
Удельная норма разлива
Максимальная мощность двигателя
Полная масса с грузом

СОДЕРЖАНИЕ.doc

Обзор и анализ конструкций5
Выбор основных параметров8
Тепловой расчет цистерны10
Расчет мощности насоса подачи битума14
Список использованных источников17

ПЗ.doc

Обзор и анализ конструкций5
Выбор основных параметров8
Тепловой расчет цистерны10
Расчет мощности насоса подачи битума14
Список использованных источников17
Автогудронатор предназначен для транспортирования жидких битумных материалов в горячем (до +200°С) и холодном состоянии с мест производства или хранения и равномерного распределения их при строительстве и ремонте автомобильных дорог и аэродромов. Основные направления развития конструкции автогудронаторов: 1. Совершенствование конструкции навесного оборудования 2. Модернизация систем распределения битума 3. Создание специальных шасси на базе серийно выпускаемых узлов автомобильной и тракторной промышленности. Цели: 1. Освоить способность анализировать состояние и перспективы развития наземных транспортно-технологических средств их технологического оборудования и комплексов на их базе (ПК1). 2. Освоить способность разрабатывать конкретные варианты решения проблем производства модернизации и ремонта средств механизации и автоматизации подъёмно-транспортных строительных и дорожных работ проводить анализ этих вариантов осуществлять прогнозирование пос (ПСК-2.4). Курсовую работу выполнил по задания кафедры "ТНКИ
Обзор и анализ конструкций
Гудронаторы классифицируют по назначению способу передвижения и приводу битумного насоса. По назначению автогудронаторы делят на ремонтные и строительные. При использовании автогудронаторов на дорожно-ремонтных работах вместимость цистерны не превышает 400 л а на дорожно-строительных работах 3000 20000 л. По способу передвижения гудронаторы классифицируют на самоходные (автогудронаторы) прицепные и полуприцепные. Самоходные монтируют на шасси автомобиля. Для прицепных и полуприцепных гудронаторов используют автомобильные прицепы полуприцепы или специальные одноосные тележки. По способу привода битумного насоса различают автогудронаторы с приводом от двигателя автомобиля на шасси которого смонтирован гудронатор и с приводом от отдельного двигателя. Применение двух двигателей – одного для трансмиссии ходовой части автомобиля и другого для привода насоса позволяет изменить норму разлива битума в более широком диапазоне. Автогудронаторы состоят из цистерны автомобильного шасси или тягача системы подогрева системы перекачки и распределения битума. Наибольшее распространение получили автогудронаторы с полезной вместимостью цистерны 3500 и 7000 л.
Автогудронатор однодвигательного типа с полезной вместимостью цистерны 3500 л. Монтируют на шасси автомобиля. Цистерна выполнена сварной из листовой стали. В поперечном сечении цистерна имеет форму эллипса и снабжена термоизоляционным слоем из стеклянной ваты закрытой снаружи металлическим кожухом. Полость цистерны разделена волногасительной перегородкой на два сообщающихся отсека. В переднем отсеке установлена труба которая верхней частью сообщается с атмосферой и служит для слива излишка битумных материалов при случайном переполнении цистерны а также для уравнения давления в цистерне с атмосферным воздухом. В верхней части цистерны имеется горловина с фильтром через которую можно наполнять цистерну битумом. Коммуникация цистерны состоит из большого крана шестеренного колеса малых кранов и трубопроводов. Устанавливая краны в различные положения можно осуществлять наполнение цистерны внутреннюю циркуляцию материалов необходимую для более быстрого и равномерного подогрева а также розлив битума через распределитель по обрабатываемой поверхности. Распределитель автогудронатора имеет квадратное сечение и состоит из центральной левой и правой частей. Указанные части соединены между собой шарнирно что обеспечивает вращение левого и право распределителей относительно вертикальной оси. Это позволяет быстро переводить его в транспортное положение и изменять ширину розлива благодаря вводу и выводу левой и правой частей из процесса распределения. В нижней части распределителя установлены сопла на расстоянии 190 мм одно относительно другого. Эти сопла одновременно открываются или закрываются при помощи пневмокамер или рейки.
Автогудронатор снабжен также и ручным распределителем который применяют при небольших ремонтных работах или устранении пропусков розлива битума. Топливная система автогудронатора аналогична системе автобитумовоза и состоит из топливного бака топливопровода воздухопровода двух стационарных и одной переносной горелок.
Рисунок 1 - Автогудронатор с цистерной вместимостью 7000 литров
Выбор основных параметров
Наименование показателя
Полная масса автогудронатора кг не более
Транспортная максимальная (с грузом)
Рабочая (при розливе)
Стальная эллиптического сечения с внутренними перегородками термоизолированная слоем стекловолокна 50 мм и облицованная стальным листом толщиной 08 мм
Номинальная вместимость цистерны м3 не менее:
Тип привода рабочего оборудования
Рабочее давление в гидросистеме МПа (кгс)
Шестеренный подача 14 лоб
Подогрев битума в цистерне
Дизельной горелкой через жаровую трубу
Расход топлива горелкой (лч) не более
Вместимость топливного бака горелки м3(л) не менее
Подача топлива к горелке
Сжатым воздухом от пневмосистемы шасси
Разогрев битума в коммуникации
Скорость подогрева жидкого битума в цистерне при начальной температуре плюс 80°С °Сч не менее
Снижение температуры битума в цистерне в течение 1 ч.:
Не более 3% от перепада температур окружающего воздуха и битума
- при транспортировании со скоростью не более 50 кмч
Не более 4% от перепада температур окружающего воздуха и битума
Распределитель циркуляционного типа с запорными соплами
Число битумных форсунок шт
Максимальная ширина розлива м
Изменение ширины розлива
Удельная норма розлива лкв. м
Изменение нормы розлива битума в автогудронаторе
Обслуживающий персонал гудронатора
чел (водитель-оператор)
Габаритные размеры машины мм
Тепловой расчет цистерны
При расчете теплоизоляции цистерны определяют толщину слоя изоляции по количеству теплоты выделяемой битумом при его остывании за 1 ч не более чем на 150С; количество тепла которое может быть передано в окружающую среду через наружную поверхность цистерны при заданных условиях. Приравняв количество теплоты теряемое битумом и количество теплоты проходящее через стенку цистерны определяем толщину слоя изоляции.
Количество тепла Q (кДж) выделяемое при остывании битума за 1 ч
где - масса битума кг;
Сб – удельная теплоемкость битума Сб =22 - начальная температура битума ; - температура битума через 1 ч транспортирования t2 = 170 oC
Теплоемкость битума в зависимости от температуры
Температура битума 0С
Теплоемкость кДж(кг·0С)
Плотность битума при 200С r20=1023 кгм3 а при t=180 0С определяем по уравнению А.К. Мановяна
где -плотность битума при температуре 180 oC кгм3; - относительная плотность битума при 20 oC кгм3 ; t - температура верха колонны oC.
Тогда масса битума составит
где Vц - объем цистерны по условию .
Количество тепла выделяемое при остывании битума на 1.5 0С следует
Количество теплоты (кДж) теряемое битумом через внешнюю поверхность в окружающее пространство
где k – коэффициент теплопередачи кВт(м2·0С);
Sц – площадь поверхности цистерны м2;
- средняя температура битума 0С; ;
- температура наружного воздуха .
Площадь поверхности эллиптической цистерны (рис.1):
где ST - площадь эллиптических торцов цистерны м2;
- боковая площадь цистерны м2.
где a и b – полуоси эллипса торцовых днищ м2 (см. рисунок 2) по условию a=08 м b=06 м.
Находим боковую площадь цистерны м2
где Lц - длина цистерны м;
Тогда площадь поверхности цистерны составит
Рисунок 2 - Цистерна автогудронатора
Коэффициент теплопередачи через трехслойную стенку от горячего битума к воздуху:
где - коэффициент теплоотдачи от битума к металлической стенке цистерны =0.097 кВт(м2·0С); - толщина стенки цистерны =0.004 м;– коэффициент теплопроводности стали (марки Ст3СП) =0.046 кВт(м·0С); - коэффициент теплопроводности теплоизоляции =0.000070 кВт(м2·0С) для стекловолокна; – теплопроводность стали; - коэффициент теплоотдачи от кожуха цистерны наружному воздуху кВт(м2*0С)
Коэффициент теплоотдачи от кожуха цистерны наружному воздуху
где Г - скорость движения автогудронатора мс; Dср – средний диаметр цистерны.
Тогда при скорости движения автогудронатора Г =80 кмч =22.2 мс коэффициент теплоотдачи составит
Для условий стоянки в безветренную погоду вместо скорости Г принимаем скорость конвективного движения воздуха вокруг цистерны Г =0.5 мс.
Приравнивая правые части уравнений и решая их относительно
получим толщину теплоизоляции
Расчет мощности насоса подачи битума
При выборе параметров насоса подача которого известна задаются модулем числом зубьев и частотой вращения шестерни. Модули шестерни битумных насосов принимают в пределах 10-20 мм.
Наружный и начальный диаметры шестерен насоса (мм)
где m - модуль зуба мм;
z - число зубьев шестерен принимаемое равным 8.
Частота вращения шестерен насоса (обмин)
где vok - окружная скорость вершин зубьев шестерен.
Для битумных насосов окружная скорость вершин зубьев шестерен составляет 15 2 мс при перекачивании битума с температурой 90 950С и 2 35 мс при перекачивании обезвоженного битума и подаче его под давлением.
Ширина шестерен (мм)
где kb - коэффициент ширины шестерен; kb = 8
Действительная подача насоса (м3мин)
где - объемный КПД насоса.
Для насосов низкого давления применяемых для перекачивания обводненного битума = 07 075 а для насосов высокого давления при подаче битума в смеситель =09 095.
Теоретическая подача битумного насоса (м3мин):
Валы и шестерни битумных насосов изготавливают из стали 45 или 50 с закалкой и высоким отпуском. Поскольку шестерни битумных насосов крупномодульные и работают при небольших давлениях расчет зубьев на прочность не производят.
В проделанной работе мы провели обзор и анализ существующих конструкций автогудронаторов и их классификацию. Произвели тепловой расчет цистерны толщина теплоизоляции цистерны составляет 50мм в качестве материала использовали стекловолокно так же произвели расчет мощности шестеренного насоса с подачей 14 лоб битума автогудронатора на базе шасси КамАЗ-43225.
В ходе выполнения курсовой работы освоил следующие компетенции:
- способность анализировать состояние и перспективы развития наземных транспортно-технологических средств их технологического оборудования и комплексов на их базе (ПК1): на примере расчета автогудронатора;
- способность разрабатывать конкретные варианты решения проблем производства модернизации и ремонта средств механизации и автоматизации подъёмно-транспортных строительных и дорожных работ проводить анализ этих вариантов осуществлять прогнозирование пос (ПСК-2.4): на примере расчета автогудронатора.
Список используемых источников
Дорожно-строительные машины и комплексы: учебник для вузов В.И. Баловнев и др.; под общ. ред. В.И. Баловнева. - Москва-Омск: СибАДИ 2001. - 528 с.
Артемьева К.А. Алексеева Т.В. Белокрылов В.Г. Дорожные машины: в 2-ух частях. Ч.П. Машины для устройства дорожных покрытий. М.: Машиностроение 1982 396 с.
Васильев А.А. Дорожные машины: учебник для автомобильно-дорожных техникумов. М.: Машиностроение 1987 416 с.
В.И. Баловнев. Н.П. Вощинин. А.З. Шарц. Атлас конструкцийЮ Дорожные машины. Под редакцией д-ра техн. Наук проф. А.А. Бромберга. Москва 1969г.

ЦИСТЕРНА.cdw