Оборудование для удаления дорожной разметки на автодорогах

КФБН 01.00.170701 Оборудование для удаления дорожной разметки на автодорогах Варианты конструкций.cdw

Предлагаемые варианты конструкций на тему
Оборудование для удаления дорожной разметки на автодорогах
Форсунки расположены спереди на неподвижной основе
две конусные щетки симметрично закреплены на подвеске
под базовой машины так
что при вращении в противоположные
стороны отбрасывают снятую разметку в сопло
на той же подвеске. Скребок в таком случае не требуется.
Оборудование размещено на управляемой откидываемой подвеске
что в рабочем положении подвеска расположена
слева от машины по направлению движения. Управление подвеской
осуществляется гидроцилиндром
расположенным на боковой
фиксируемой к кузову сваркой или болтовыми
соединениями. Опора форсунок также имеет два положения.
В рабочее положение опора форсунок вводится вручную.
+ видно полосу обработки - по уровню сидения водителя;
+ наличие двух противоположно направленных щеток
обеспечивает снятие материала без его разбрасывания
высокое качество собирания разметки.
+ высокое качество удаления
успевает въедаться в разметку.
+ простота конструкции - требуется лишь одна подвеска
и место под фиксацию форсунок (можно без дополнительных
крупногабаритных элементов.
+ сопло близко к щеткам
собираемость раствора
чем в других вариантах
Резервуар с раствором
Компрессор всасывания
высокой абразивности
Щетка расположена спереди на тяге
управляемой гидроцилиндром
близко к форсункам. Перед
соплом всасывателя установлен центрирующий резиновый
направляющий стертую разметку к соплу. Имеется
дополнительный ролик низкой абразивности для удаления
остатков разметки и отбрасывания ее к соплу.
+ видно полосу обработки - по оси симметрии машины;
+ возможность управлять положением щеткой
распологать ее ближе или дальше от сопла
насколько быстро раствор воздействует на
собиратель обеспечивает
попадание всей отработанной разметки в сопло без потерь
- щетка близко к форсунке
раствор может не успеть
впитаться в структуру разметки
Данный вариант отличается принципом снятия разметки -
сначала разметка снимается раствором под давлением и
дополнительно акустическим излучателем. Затем
собирается резиновым плугом. Сопло всасывает
что не попало в сопло
возвращается посредством
работы роликовой щетки позади сопла.
Передняя рама на подвеске
управляется гидроцилиндром.
+ многоуровневая обработка разметки
+ управление подвеской позволяет перевозить ее в
транспортном положении с высоким клиренсом;
+ положение щетки сзади обеспечивает максимальную
собираемость отработанной разметки
есть время впитывания
раствора в остатки разметки.
- сложная конструкция;
- высокая нагрузка на двигатель базовой машины и ее
- масса оборудования больше
чем на других вариантах.
Компрессор нагнетателя
Передаточный механизм
Боковая силовая панель
опрокидывания щеточного
Оборудование для удаления
дорожной разметки на автодорогах
Варианты конструкций

КФБН 02.00.170701 ВО Оборудование для удаления дорожной разметки на дорогах. Чертеж общего вида.cdw

Оборудование для удаления дорожной разметки.
Масса навески общая - 315 кг;
Диаметр щетки - 350 мм;
Количество щеток - 2 шт;
Касание щеток в нижней части -не более 15 мм;
Максимальная ширина обрабатываемой полосы - 600 мм;
Высота щетки - 450 мм;
Ширина сопла рабочая - 395 мм;
Скорость рабочего движения - 5 кмч
Базовая машина - Камаз-43118
Резервуар с раствором
Форсунки подачи раствора
Щетка высокоабразивная
Направляющие роликовые
Всасыватель вакуумный
Генератор с гидрораспределителем
Оборудование для удаления
*Размеры для справок;
**Размеры дорожной разметки по ГОСТ Р 52289
примера выбрана двойная сплошная разметка общей шириной 0
Хомуты крепления шлангов условно не показаны
шлангов показана условно.
Технические характеристики:

Расчетно-пояснительная записка.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«Саратовский государственный технический университет
имени Гагарина Ю.А.»
«Проектирование подъемно-транспортных строительных дорожных средств и оборудования»
«ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ДОРОЖНОЙ РАЗМЕТКИ НА АВТОДОРОГАХ»
номер зачетной книжки: 170701
Жумалиев Ринат Мусаевич
Мартюченко Игорь Гаврилович
Науч. рук-ль: ассистент кафедры ИГС преподаватель
Бойков Евгений Васильевич
Технические требования к демаркировке линий дорожной разметки4
Условия проведения демаркировочных работ4
Анализ способов удаления дорожной разметки7
1 Абразивное удаление (фрезерование)10
2 Гидроструйный метод11
3 Пескоструйное удаление12
4 Демаркировка химическими реагентами13
5 Удаление дорожного покрытия закрашиванием13
Заключение по анализу способов демаркировки дорожного покрытия14
Анализ оборудования для удаления разметки гидродинамическим (гидроструйным) способом15
1 Устройство для удаления разделительных полос с асфальтобетонных покрытий19
2 Устройство и способ стирания дорожной разметки21
3 Устройство для удаления разметки с дорожного полотна24
Технические требования к проектируемому изделию27
Варианты конструкций28
Техническое предложение31
Расчет элементов оборудования32
1 Определение параметров системы подачи раствора32
2 Определение параметров щеточного оборудования34
3 Расчет прочности кронштейна гидроцилиндра41
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Техническое задание46
Дорожная разметка предназначена для длительной эксплуатации но иногда ее необходимо удалить. Например при изменении ситуации с дорожным движением или изменении размещения мест на парковке. Специальное оборудование и методы позволяют эффективно удалять маркировку и разметку.
Удаление существующей разметки тротуаров и автодорог создает немалую проблему. Разметку необходимо удалить качественно и без ущерба для дорожного полотна. Иногда разметка бывает прочнее чем сам асфальт. Более того материалы используемые для укладки дорожного полотна очень пористые из-за чего краска проникает глубоко внутрь покрытия. Выбору правильного оборудования для удаления дорожной разметки необходимо уделить достаточно внимания.
Данная работа посвящена изучению конструкций и принципа работы демаркировщика – или иначе оборудования для удаления дорожной разметки на дорогах. Также в рамках работы будет выбрана принципиальная схема устройства оборудования составлено техническое задание согласно которому будет вестись последующая разработка прототипа.
Технические требования к демаркировке линий дорожной разметки
Нормы предусматривают проведение демаркировочных работ следующими способами:
механическим удалением линий дорожной разметки специальными механизмами - демаркировщиками или дорожными фрезами обеспечивающими требуемое настоящими нормами качество работ;
удалением линий дорожной разметки с использованием специальных газовых горелок обеспечивающих выгорание разметочного материала на дорожном покрытии;
удалением линий дорожной разметки гидравлическим способом;
закрашиванием линий дорожной разметки красками совпадающими по цвету с дорожным покрытием (способ временной демаркировки);
комбинированными способами т.е. сочетанием вышеперечисленных способов.
Условия проведения демаркировочных работ
Линии регулирования дорожного движения должны быть обновлены если износ элементов дорожной разметки влияет на восприятие водителем заложенной информации и по площади составляет более 25 % при выполнении их долговечными материалами и более 50 % - краской. Для линий дорожной разметки 1.12-1.16 по ГОСТ Р 51256-99 допускается увеличение на 20% предельного разрушения по площади по сравнению с остальными линиями дорожной разметки.
При обновлении на объекте линий дорожной разметки без изменения существующей схемы организации дорожного движения работы по демаркировке следует выполнять с учетом вида разметочного материала и состояния старой дорожной разметки а также вида разметочного материала планируемого к нанесению после демаркировки (таблица 1) [1].
Таблица 1. Основание для принятия решения о проведении демаркировочных работ
Материал и состояние старой
разметочного материала
Решение о проведении демаркировочных работ (+-)
Сохранность дорожной разметки по площади
Термопластик (холодный пластик)
Продолжение таблицы 1.
Анализ способов удаления дорожной разметки
Согласно ГОСТ Р 58368-2019 «Демаркировка разметки ее ликвидацией» классифицируется по следующим методам:
- пескоструйная обработка;
- демонтаж (для вертикальной разметки);
- другие методы обеспечивающие требования настоящего стандарта (включая ликвидацию путем отрыва лент механического удаления скребками) [2].
Величина глубины срезки покрытия выполненной при демаркировке разметки гидравлическим методом фрезерованием пескоструйной обработкой в зависимости от вида верхнего слоя дорожного покрытия и площадь недемаркированной разметки должны соответствовать требованиям приведенным в таблице 2 [2].
Таблица 2. Требования к поверхности после удаления дорожной разметки
Вид покрытия автомобильной
Максимальная глубина срезки
Остатки недемаркированной разметки (видимые следы) % по площади на 1 м разметки
Асфальтобетон цементобетон
Поверхностная обработка
* К покрытиям из штучных материалов подлежащих разметке по ГОСТ 32953 относятся покрытия выполненные брусчаткой булыжником
Данные представленные в таблице 3 позволяют соотнести используемые методы и группы демаркировки в зависимости от типа покрытия на который разметка нанесена.
Таблица 3 - Методы демаркировки горизонтальной разметки в зависимости от вида покрытия на которое разметка нанесена
Вид покрытия автомобильной дороги
Группы демаркировки
с использованием красок (эмалей) по ГОСТ 32830
с использованием битумных мастик по ГОСТ 32870
пескоструйная обработка
с использованием красок
(эмалей) по ГОСТ 32830
с использованием красок
с использованием битумных
мастик по ГОСТ 32870
Рассмотрим наиболее распространенные способы удаления дорожной разметки использующиеся на сегодняшний день.
1 Абразивное удаление (фрезерование)
Машина для снятия дорожной разметки – традиционное оборудование для быстрого и чистого удаления дорожной разметки. Эти специальные машины позволяют удалять любыетипы линий нанесенных на парковках или автодорогах.
Из преимуществ данного способа следует выделить следующие:
)В целомабразивное удалениеявляется наиболее быстрым и экономичным способом удаления разметки с дорожного покрытия. Это наиболее подходящая техника удаления дорожной разметки в особенности для удаления линий которые будут заменены новой разметкой в том же местоположении.
)Даже если дорожное полотно остается нетронутым абразивное удаление все также является наилучшим методом удаления краски эпоксидных покрытий и других материалов.
Из основных недостатков следует выделить следующие:
)Высокий риск повреждения поверхности дорожного полотна;
)Высокие требования к оборудованию а также к квалификации работника (в противном случае риск повреждения полотна становится еще выше)
)Повышенное содержание пыли и абразива в зоне работы [3].
Рисунок 1 - Демаркировщик фрезерного типа
2 Гидроструйный метод
При этом методе для удаления разметки с бетонного или асфальтного покрытия используется струя воды под высоким давлением. Такая струя имеет высокую проникающую способность и может даже измельчать ленту временной разметки.
Рисунок 2 - Удаление дорожной разметки гидродинамическим способом
Преимущества удаления разметки гидродинамическим методом:
Универсальность: установкой можно удалять любые типы разметок (краска холодный пластик термопластик резина) не меняя насадок и не модернизируя оборудование.
Высокая производительность
Низкая себестоимость. Основной расходный материал – вода.
Позволяет сохранить целостность дорожного покрытия (в отличии от абразивных методов).
Метод является экологичным и беспылевым (после удаления вода сразу же отсасывается в сепаратор и используется повторно).
В зависимости от потребности оборудование может быть установлено на любое шасси на заказ например Камаз [4].
Основные недостатки:
Возможно низкое качество удаления покрытия (при удалении пластиковой дорожной разметки например);
3 Пескоструйное удаление
При этом методе материалы разметки удаляются при помощи пескоструйной системы низкого давления. В этом случае используется минимальное количество воды и абразивного материала что делает этот метод хорошим решением для работы в закрытых помещениях
Преимущества пескоструйного метода очистки:
) Высокая скорость очистки поверхности.
) Относительно быстрое достижение результата – вследствие воздействия высокой скорости обработки поверхности частицами дорожное покрытие исчезает буквально на глазах такой эффект недостижим при использовании жидких растворов по очистке.
Следует также выделить и основные недостатки данного способа:
) При обработке струей образуется огромное количество пыли чтобы защитить само пескоструйное оборудование необходимо позаботиться об очень высокой степени изоляции оборудования иначе оно очень скоро может выйти из строя.
) Опасность для работников производящих очистительные манипуляции. Больший риск на себя принимает оператор пескоструйного оборудования однако в зоне опасности может находиться и рабочий персонал по причине наличия пыли во время работы.
) Высокий уровень рабочего шума.
) Опасность попадания струи на человека. В процессе чистки абразивные частицы достигают скорости свыше 650 кмч это очень огромная скорость. Вполне очевидно что струя такой мощности если попадет на тело может нанести увечья или даже послужить причиной смерти человека.
4 Демаркировка химическими реагентами
Ликвидация дорожной разметки посредством применения химических реагентов осуществляется в несколько этапов включая предварительную подготовку основания и удаление остатков лакокрасочных материалов и реагентов. Используются специальные составы которые не наносят вреда дорожному покрытию здоровью человека и окружающей среде.
Преимущества данного способа:
Возможность очищения покрытия в сжатые сроки;
Одновременная возможность подготовить дорожное покрытие к нанесению новой разметки;
Высокая стоимость реагентов;
Особенности при работе с химией (необходимо обеспечить персонал работающий с данной химией спец. костюмами спец. средствами для исключения и минимазации воздействия на здоровье человека) [5].
5 Удаление дорожного покрытия закрашиванием
Данный способ является быстрым и эффективным позволяет оперативно внести изменения в дорожную разметку. Преимуществом данного способа являются быстрота минимальные временные и трудозатраты приемлемая стоимость работ отсутствия возможности нанесения вреда дорожному покрытию [4].
)Минимальные временные и трудозатраты;
)Низкая стоимость исполнения работ;
)Отсутствие возможности нанесения вреда дорожному покрытию;
Недостатки закрашивания:
)Отсутствие возможности избавиться от термопластической разметки;
)Низкий срок действия способа (не более 05 месяца)
Заключение по анализу способов демаркировки дорожного покрытия
Среди всех рассмотренных способов удаления дорожного покрытия каждый имеет как преимущества так и недостатки. Стоит отметить что наилучшего результата возможно добиться при использовании комбинации способов. Также стоит отметить что согласно [1] после удаления дорожного покрытия следующим этапом является очистка дорожного покрытия от следов разметки. На основании всего анализа а также теоретических сведений следовало бы выделить гидроструйный способ очистки так как он является потенциально недооцененным а его недостатки возможно нивелировать посредством внедрения механического вращающегося средства в оборудование.
Анализ оборудования для удаления разметки гидродинамическим (гидроструйным) способом
Оборудование для удаления дорожной разметки гидроструйным методом PeelJet UNIMOG
Водоструйныйдемаркировщиквысокого давления на шасси Unimog. Производство фирмы Weigel PeelJet (WinterGruen) Германия. Давление воды 2500 бар. Вакуумная уборка отходов. После работы машины остаётся только мокрый след от воды как будто асфальт помыли. Возможно удаление продольной и поперечной разметки а также удаление следов резины с покрытия взлётно-посадочных полос в аэропортах.
Рабочие характеристики данного оборудования:
Максимальное давление: 2500 бар
Максимальная производительность: 36 лмин
Рисунок 3 - Оборудование для удаления дорожной разметки гидроструйным методом PeelJet Unimog.
Оборудование для удаления дорожной разметки гидроструйным методом PeelJet Advanced XL
Водоструйныйдемаркировщиквысокого давления 2500 бар. Производство фирмы Weigel PeelJet (WinterGruen) Германия. Вакуумная уборка отходов. После работы машины остаётся только мокрый след от воды как будто асфальт помыли. Возможно удаление продольной и поперечной разметки а также удаление следов резины с покрытия взлётно-посадочных полос в аэропортах.
Рабочие характеристики данного демаркировщика:
Рисунок 4 – Демаркировщик PeelJet Advanced XL
Оборудование для удаления дорожной разметки гидроструйным методом HAMELMANN
Особенностью данной конструкции является тот факт что кривошипно-шатунный механизм рассчитан по методу конечных элементов и сконструирован для длительной службы и безопасной работы. Интегрированный редуктор с двумя приводными косозубыми шестернями. Коленчатый вал из улучшенной специальной стали с двумя лежащими на концах подшипниками качения.
Система масляной циркуляционной смазки состоящая из маслонасоса маслоохладителя масляного фильтра и демпфированного глицерином манометра давления масла для снабжения всех скользящих и вращающихся частей маслом.
Уплотнение штока плунжера герметичными сильфонами между камерой всасывания и кривошипно-шатунным механизмом чтобы вода не могла проникнуть в кривошипно-шатунный механизм.
Головка насоса из нержавеющей и кислотостойкой стали свободная от перемены нагрузки и за счёт этого долгостойкая к излому с направляемыми подпружиненными напорными и всасывающими клапанами в конусном исполнении и сменными кольцами седла клапана. Динамичное уплотнение плунжера из твёрдого сплава. Камера всасывания из бронзы.
Рисунок 5 - Оборудование для удаления дорожной разметки
гидроструйным методом HAMELMANN
Технические характеристики оборудования:
1)Объем потока – 30 лмин;
2)Максимальное рабочее давление – 2600 бар;
3)Требуемая приводная мощность – 140 кВт;
4)Частота вращения двигателя – 2150 обмин.
)Ступень давления 2:
1) Объем потока – 26 лмин;
2) Максимальное рабочее давление – 2800 бар;
3) Требуемая приводная мощность – 140 кВт;
4) Частота вращения двигателя – 190 обмин [7].
В ходе патентного анализа были рассмотрены конструкции оборудования для удаления разметки. Ниже представлены патенты на данные оборудования.
1 Устройство для удаления разделительных полос с асфальтобетонных покрытий
Рассмотрим авторское свидетельство RU 62613 U1 МПК E01C 2308 зарегистрированное в 2005 году. В данном патенте рассмотрен способ удаления разделительных полос с асфальтобетонных покрытий который включает тепловое воздействие на материал разделительной полосы и последующее механическое удаление остатков материала разделительных полос. [8]
Устройство для удаления разделительных полос с асфальтобетонных покрытий (рисунок 6) содержит установленную на транспортном средстве при помощи гидроцилиндров газопламенную установку и расположенную за ней щетку с упругими проволоками из термостойкой стали.
Рисунок 6 - Устройство для удаления разделительных полос с
асфальтобетонных покрытий.
Устройство для удаления разделительных полос содержит средство 1 для теплового воздействия например газопламенную установку закрытоготипа с защитным чехлом с регулируемой температурой нагрева смонтированную на тележке 2 с опорными колесами 3. Тележка 2 установлена на транспортном средстве 4 например автомобиле типа ГАЗ или ЗИЛ с помощью гидроцилиндров 5 и 6. Далее по ходу установлено средство 7 для механического воздействия например щетка с упругими проволоками выполненными из пружинистой термостойкой стали посредством гидроцилиндров 8 и 9. Над щеткой 7 с передней части установлен патрубок 10 для сбора остатков материала разделительной полосы после теплового воздействия (выжигания) со всасывающим устройством (на фиг. не показано). Кроме того на шасси транспортного средства 4 установлены емкость для воды 11 и емкость 12 предназначенная для сбора остатков материала разделительной полосы.
При включении газопламенной установки 1 закрытого типа расположенной над разделительной полосой 13 материал полосы подвергается тепловому воздействию и подплавляясь начинает возгораться и сгорает. Оставшаяся часть материала в обгоревшем состоянии попадает под упругие проволоки щетки 7. При этом щетка 7 поливаемая водой через распылительные форсунки удаляет (счищает) оставшиеся части материала разделительной полосы 13 которые под действием центробежной силы попадают в приемную часть всасывающего патрубка 10. По всасывающему патрубку 10 под действием сил разряжения части материала разделительной полосы 13 поступают в емкость 12. При заполнении емкости 12 ее освобождают а при расходовании воды емкость 11 снова заполняют водой.
Применение способа и устройства для удаления разделительных полос с асфальтобетонных покрытий позволяет:
- сократить материальные затраты на процессе переноса дорожной разметки;
- повысить качество процесса переноса дорожной разметки.
Повышение эффективности качества удаления обеспечивается способом выжигания убираемых разделительных полос с последующей уборкой металлической щеткой поливаемой водой.
Среди недостатков данного оборудования стоит выделить:
- большая энергоемкость процесса по причине наличия нагревающего устройства;
- сложность в контролировании процесса удаления разметки так как оборудование находится в средней части автомобиля что составляет трудности для обзора работы водителем.
2 Устройство и способ стирания дорожной разметки
Рассмотрим авторское свидетельство RU 23248785 C2 МПК E01C 23088 E01C 2308 E01C 2314 зарегистрированное в 2003 году. [9]
Настоящее изобретение относится к устройству и способу удаления дорожной разметки такой как разделительные линии полосы стрелки и т.п. с дорог.
Рисунок 7 - Устройство для стирания дорожной разметки
Рисунок 8 - Устройство для стирания дорожной разметки (вид сверху)
Способ удаления дорожной разметки с дорог включает этапы на которых осуществляют:
- обеспечение устройства содержащего шасси с источником нагрева и вращающейся щеткой расположенными на нем причем щетка имеет щетинки;
- доставка устройства на дорожную полосу;
- приведение шасси в движение для передвижения по дорожной полосе;
- подача тепла по меньшей мере непосредственно к щетинкам; и
- приведение во вращение щетинок щетки и введение их в контакт с дорожной разметкой удаляя таким образом разметку.
Эксплуатация устройства 12 для удаления дорожной разметки М происходит следующим образом.
Во-первых грузовик 10 пригоняют в то место где желательно стирание дорожной разметки М и располагают выравнивая по ней. Благодаря приспособлению для поперечного перемещения как объяснено выше (с использованием шпинделя 20) не обязательно чтобы сам грузовик 10 был расположен по центру дорожной разметки М скорее только устройство 12 и фактически щетка 80 должны быть выровнены по дорожной разметке М. Этот признак дает возможность удалениястирания разметки М примыкающей к краям или обочинам дорожных полос без необходимости ехать так что половина транспортного средства 10 находится вне дороги; и дает возможность удаления дорожной разметки расположенной по центру без необходимости вести транспортное средство в центр дороги R что потенциально будет препятствовать дорожному движению.
Затем когда горелки 51 горят и щетка 80 вращается транспортное средство 10 медленно ведут по дорожной разметке М таким образом удаляя ее.
Нагрев дорожной разметки М горелками 51 может быть прямым причем расстояние от дорожной разметки до горелок является регулируемым как описано выше. Расстояние от дорожной разметки М до горелок 51 может быть использовано для регулирования и оптимизации тепла подаваемого к разметке [9].
Также в данном устройстве многочисленные изменения варианты и модификации могут быть выполнены без изменения сущности и объема изобретения как определено в приложенной формуле изобретения.
Среди преимуществ данного изобретения следовало бы выявить:
- качественное удаление разметки;
- использование оборудования создает минимальное количество помех так как имеется возможность регулировки расположения рабочего оборудования по ширине проезжей части;
- возможность вносить изменения в конструкцию с минимальными трудо- и временными затратами.
- большая материалоемкость;
3 Устройство для удаления разметки с дорожного полотна
Рассмотрим авторское свидетельство RU 74398 U1 МПК E01C 2308 зарегистрированное в 2008 году. [10]
Устройство для удаления разметки (рисунок 9) с дорожного полотна содержит базовый автомобиль 1 с установленным на нем оборудованием (на рисунке не обозначено). В состав последнего входит средство разрушающего воздействия на разметку (на рисунке не обозначено) в качестве которого базовый автомобиль 1 снабжен навесным рабочим устройством (на рисунке не обозначено) в виде акустического излучателя 2 и совмещенной с ним форсунки 3 для подачи в зону расположения разметки 4 рабочей жидкости. Положение навесного рабочего устройства регулируется с помощью гидроцилиндра 5 подъема-опускания. На излучателе 2 снаружи закреплена направляющая стойка 6 с роликом 7 и полкой 8 на которой закреплена форсунка 3. При этом акустический излучатель 2 в своей нижней части снабжен эластичным кожухом 9 обеспечивающим воздействие на определенную зону дорожной разметки и подключен к генератору (на рисунке не показан) электрического тока а форсунка 3 связана
шлангом 10 с источником (на рисунке не показан) рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости применена суспензия с абразивом.
Кроме этого в состав оборудования базового автомобиля 1 входит также средство механического удаления частиц разметки в виде цилиндрической щетки 11 с металлическим ворсом установленной между осями базового автомобиля 1. При этом средство механического удаления частиц разметки снабжено всасывающим устройством 12 выполненным например в виде пылесоса. Причем генератор электрического тока всасывающее устройство 12 и источник рабочей жидкости размещены в кузове 13 базового автомобиля 1.
Рисунок 9 – Устройство для удаления разметки с дорожного полотна
Устройство для удаления разметки с дорожного полотна работает следующим образом.
При удалении разметки с дорожного покрытия гидроцилиндр 5 устанавливается в плавающее положение. От источника рабочей жидкости по шлангу 10 на форсунку 3 подается рабочая жидкость - суспензия содержащая абразив которая разбрызгивается на удаляемую разметку 4. Направляющая стойка 6 с роликом 7 служат в качестве опоры для полки 8 на которой крепится форсунка 3. Это позволяет избежать резкие нагрузки на акустический излучатель 2 при перемещении. При этом эластичный кожух 9 обеспечивает возможность контакта рабочей поверхности акустического излучателя 2 и рабочей жидкости препятствуя ее бесконтрольному разливу то есть способствует экономии рабочей жидкости в качестве расходного материала. При включении генератора электрических колебаний на акустическом излучателе 2 возникают механические колебания ультразвуковой частоты воздействующие на рабочую жидкость. Абразивные частички рабочей жидкости внедряясь в разметку 4 ухудшают ее физико-механические свойства что ведет к ослаблению ее адгезии к дорожному полотну. Затем расположенная под углом к оси движения базового автомобиля 1 цилиндрическая щетка 11 сметает размягченный материал который поступает непосредственно к входу всасывающего устройства 12. Далее сметенный материал под действием разрежения создаваемого всасывающим устройством 12 попадает на хранение в кузов 13 базового автомобиля 1.
Ультразвуковая обработка удаляемой разметки 4 в качестве разрушающего воздействия основана на хрупком разрушении материала разметки 4 дорожного полотна зернами абразива содержащимися в составе рабочей жидкости.
При обработке зерна абразива внедряются в обрабатываемый материал разметки 4 под ударным вибровоздействием специального акустического инструмента колеблющегося с ультразвуковой частотой. Роль режущего инструмента для материала разметки 4 выполняют при этом абразивные частицы твердость которых выше твердости материала разметки 4.
В качестве рабочей жидкости может использоваться суспензия состоящая например из воды с добавлением карбида бора В4С. Суспензия с абразивом при обработке разметки поступает в зону обработки где абразивные частицы под действием ультразвуковых колебаний начинают колебаться с высокой частотой и разрушают термопластичный материал разметки 4. Причем вибровоздействие абразивных частиц происходит до границы раздела сред «термопластик - асфальтобетонное покрытие» поскольку твердость дорожного полотна сравнима с твердостью абразивных частиц [10].
Таким образом данная полезная модель позволяет осуществить более полное удаление разметки с дорожного полотна без разрушающего воздействия на него при этом обеспечивается режим экономии расходных материалов.
Основные идеи и принципы работы данного оборудования планируется использовать на оборудовании которое будет рассматриваться в качестве прототипа. Также в качестве базы для прототипа планируется использование Оборудование для удаления дорожной разметки гидроструйным методом PeelJet Unimog.
Технические требования к проектируемому изделию
Основные технические требования указаны ниже
Тип оборудования – навесное;
Базовая машина – автомобиль грузовой типа ЗИЛ ГАЗ КамАЗ;
Скорость удаления разметки – не менее 5 кмч;
Количество щеток – 2 шт;
Диаметр щеток – не менее 300 мм;
Количество форсунок – 2 шт;
Привод щеток – гидравлический гидромотор;
Запас высоты подвески на износ щетки – 100 мм.
Основным условием для разрабатываемого изделия будет то что конструкция будет ориентироваться на патент RU 74398 U1 МПК E01C 2308. Допускается обеспечивать работоспособность устройства за счет смещения определенных узлов конструкции к примеру всасывающий узел может быть расположен на подвеске оборудования и соответственно – к щетке форсунки со шлангом подачи суспензии для снятия разметки будут расположены спереди машины. В состав суспензии как сказано в патенте будет входить абразив которые целенаправленно будет понижать сцепление краски разметки с дорогой.
Управление устройством – посредством гидравлических узлов гидроцилиндрами привод вращающейся щётки – гидровращатель всасыватель будет работать за счет наличия в кузове автомобиля КАМАЗ компрессора.
Помимо этого в одном из вариантов будет предложена конструкция по аналогии с патентом т.е. с наличием акустического излучателя.
Варианты конструкций
Для разрабатываемого устройства в качестве принципиальной схемы работы оборудования был выбран патент RU 74398 U1 МПК E01C 2308. Следовательно необходимо создать несколько вариантов конструкций устройства согласно схеме на рисунке 9 и выбрать из представленных вариантов наиболее подходящий.
Преимущества и недостатки вариантов описаны в графической части работы в документе «КФБН 01.00.170701».
Первый вариант показан на рисунке 10.
Рисунок 10 – Вариант №1
От первого варианта отличается тем что щетка расположена спереди машины на неподвижной раме но на маятниковом шарнире с гидравлическим управлением гидроцилиндром. После подачи раствора щетка сразу же растирает раствор и стирает большую часть разметки. Далее под машиной установлен резиновый скребок-собиратель концетрирующий поток отработанного раствора к втягивающему соплу. Позади сопла устанавливается валик – щетка цилиндрическая с нежестким абразивом для дополнительной очистки асфальта от разметки и отбрасывания раствора и разметки не попавших в сопло.
На рисунке 11 показан второй вариант.
Рисунок 11– Вариант №2
В данной конструкции спереди располагатеся не неподвижная рама а управляемая гидроцилиндром подвеска. На подвеске зафиксированы форсунки а также акустический излучатель. Последний работает по принципу высокочастотного виброудара по разметке размягченной раствором. Далее расположен собиратель и сопло по аналогии со вторым вариантом а также высокоабразивная цилиндрическя щетка окончательно очищающая асфальт от разметки и отбрасывающая удаленную разметку под сопло.
Третий вариант – на рисунке 12.
Рисунок 12– Вариант №3
Вариант представляет из себя два основных узла – неподвижный жестко закрепленный на лицевой части базовой машины небольшой рамки с креплениями под форсунки подающие раствор на дорогу под давлением и подвижный состоящий из управляемого гидроцилиндрами подвески двух симметрично расположенных щеток и сопла. Щетки вращаются в разные стороны таким образом что вся разметка снятая этим способом концетрируется прямо перед соплом и собирается им практически без потерь. Сопло расположено максимально близко что дает преимущество в этом плане. Также раствор успевает въедаться в разметку после чего достаточно легко снимается жесткоабразивной щеткой.
Предварительно выбираем варинт №3 поскольку данный вариант сравнительно прост в конструктивном отношении и эффективен в виду наличия форсунок высокого давления и щеток в совокупности весьма результативно снимающие разметку.
Техническое предложение
Предлагается разработать прототип ссылаясь на условную кинематическую схему показанную на рисунке 12 (вариант 3). Предварительная 3D-модель в общем виде представлена на рисунке 13.
Рисунок 13 – Оборудование для удаления дорожной разметки с размещением на борту кузова автомобиля КАМАЗ-43118
Параметры оборудования таковы:
- диаметр щеток – 350-380 мм;
- количество щеток – 2 шт;
- возможность поднятия рабочего оборудования в транспортное положение на высоту 450 мм;
- рабочая ширина сопла – 390 мм;
- количество фронтальных форсунок – 2 шт;
- скорость передвижения – 5 кмч;
- привод щеток – гидравлический от гидромотора.
В последующих разделах будет приведен расчет элементов разрабатываемого оборудования.
Расчет элементов оборудования
1 Определение параметров системы подачи раствора
Выбранная базовая машина – бортовой КАМАЗ – 43118.
Формой распыливаемого раствора и углом распыления. Как правило в коммунальном хозяйстве в том числе и для демаркировки разметки гидроструйным способом используется цилиндрическая форсунка или несколько форсунок при этом угол подачи:
Необходимо определить число оборотов ковитационных сопел. Средняя скорость истечения жидкости из сопла рассчитывается по формуле:
Q – расход жидкости м3c;
S – суммарная площадь сечения сопел м2
n = 2 – количество сопел (форсунок);
s – площадь отверстия одного сопла
Выбираем предварительно форсунку A-LD 01 (рис.15).
Рисунок 15 – Форсунка модель A-LD
Данная установка будет монтироваться в кузове бортового КАМАЗа.
В качестве привода системы подачи раствора предварительно выбираем насосную станцию Aquario AUTO AJC-125C с расходом жидкости 00001667 м3с.
Рисунок 16 - Насосная станция Aquario AUTO AJC-125C
Номинальное давление жидкости перед соплом можно вычислить из уравнения Бернулли:
– безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления сопла;
– плотность воды или водяного раствора
Реактивная сила струи R:
Итоговое количество форсунок:
2 Определение параметров щеточного оборудования
Работу по снятию разметки выполняет щеточное оборудование. Щетка будет изготовлена из высокопрочного материала способного выдерживать трение об асфальт при этом снимая разметку. Определим параметры рабочего органа для дальнейшего конструирования установки.
В первую очередь окончательно определяем диаметр щетки данный параметр может быть выбран конструктивно в связи со спецификой проводимых работ. Назначаем:
При этом следует учесть что в нижней части щетка низкоплотная поэтому диаметральный расчетный размер является минимальным для сердечника щетки то есть центральной ее части
Помимо этого также конструктивно назначаем высоту щетки то есть длину ворса. Определяем:
Данный параметр обусловлен тем что требуется высокопрофильная щетка поскольку:
- будет большой износ щетки в следствие чего необходимо таким образом увеличить срок ее пользования;
- конструктивные особенности подвески.
Зная основные параметры необходимо определить внутренний конструктивный узел. Под этим подразумевается тип подшипниковой опоры и выбор непосредственно самого подшипника.
Следует отметить что конструктив требует наличие двух щеток следовательно:
Их вращение противоположно направленное при этом нижние кромки щетки должны иметь перехлест для обеспечения перекрытия обрабатываемой разметки:
Межосевое расстояние в таком случае составит:
Подшипниковый узел будет находиться на станине к которой будет крепиться гидромотор с одной части. Поскольку на щетку не будут оказываться динамические усилия стремящиеся разрушить узел достаточно поставить один двухрядный подшипник.
Для этого нам предварительно необходимо назначить потребную частоту вращения. Она также будет определяться исходя из рекомендаций по уборке дорог и прилегающей к дороге местности. Чтобы избежать сильного запыления а также обеспечить нормальную работу узла назначаем следующую частоту вращения:
Данный параметр не будет точным поскольку к щетке напрямую устанавливается гидромотор и в зависимости от рабочего давления в гидросистеме частота вращения будет изменяться однако рекомендуемое число указано выше. [11]
Предварительно определяем параметры опорного подшипника. Выбираем подшипник двухрядный роликовый сферический радиальный с внутренним диаметром 45 мм внешним диаметром 85 мм и шириной опорной поверхности 23 мм.
Необходимо определить хватит ли прочности подшипника для работы с разрабатываемым оборудованием. Определяем статическую нагрузку:
- выбранный с запасом крутящий момент на щетке; – окружное усилие на щетке зависящее от крутящего момента ; коэффициенты для упорных подшипников и соответственно равны 05 и 043.
Номинальная грузоподъемность:
– показатель степени в среднем принимается равным 3; Т – долговечность подшипника млн. об.;
– примерная частота вращения опорного колеса; – номинальная долговечность подшипника
Статическая нагрузка:
X = 041; V = 1; Y = 122; K1 = 15; K2 = 1 – коэффициенты.
Найдем статическую грузоподъемность
Должно соблюдаться условие статической грузоподъемности:
Условие соблюдается следовательно выбираем Подшипник 153507 радиальный двухрядный сферический ГОСТ 24696-81 диаметром внутренним 45 мм; внешним 85 мм; шириной 23 мм с радиусами скругления 2 мм. [12]
Рисунок 17 – Подшипник радиальный сферический двухрядный ГОСТ 24696-81
Длину штанги вместе с щеткой определяем исходя из потребности сохранения балансировки вращения щетки на самой штанге. Примерная длина штанги от кронштейна до закрепления станины будет пропорциональна высоте щетки:
К остальным параметрам машины не предъявляется особых требований поэтому их выбираем конструктивно.
Привод щетки – гидравлический гидромотор. Выбираем гидромотор МР-315 с крутящим моментом 250 Н*м; рабочий объем 495 см3; выходная мощность максимальная 15 кВт; расход 60 лмин; выходное давление 175 бар (рис.18).
Рисунок 18 – Габаритные размеры гидромотора МР-315
Теперь определим параметры подвески в частности необходимо определить каким образом подвеска с щетками будет вводиться и выводиться из транспортного положения.
Предлагается подвеску установить на вертикальную роликовую двухточечную опору с управлением подвеской посредством гидроцилиндра. Конструктивно определяем что ход штока:
Таким образом оборудование будет перемещаться в вертикальной плоскости на 450 мм. Подберем гидроцилиндр.
Выбираем гидроцилиндр ЦГ-80.50х460.86 с ходом поршня предельным 460 мм.
Передача крутящего момента для обеспечения разного направления вращения щеток будет обеспечиваться шестеренчатой зубчатой передаточной чье передаточное число будет равняться:
Диаметр делительный шестерни будет равняться значению межосевого расстояния поскольку:
Крутящий момент равен крутящему моменту на гидромоторе:
Рисунок 19 - Гидроцилиндр ЦГ-80.50х460.86
Теперь отразим на эскизной модели все принятые решения в ходе расчета оборудования. Предварительно определим что:
- ширина подвижной подвески – 700 мм;
- длина подвески – 650 мм.
Предварительный диаметр и ширина опорных роликов:
Построим предварительную модель оборудования.
Рисунок 20 – Внешний вид проектируемого щеточного оборудования
Также предполагается что позади щеток будет располагаться всасывающее устройство – сопло соединенное трубой с накопительным бункером и компрессором обратного действия. Сопло на данном этапе проработки изображено предварительно. В качестве всасывающей трубы предлагается взять гофрированную трубу сечением 140 мм ПНД (рис.21).
В качестве всасывающего устройства предлагается взять компрессорную установку с мощностью 11 кВт производительностью 40 м3ч Value VSV-40 [13]
Рисунок 22 – Вакуумный насос Value VSV-40
В кузове базовой машины в качестве накопителя предлагается использовать бункер с откидным люком для высвобождения отработанной разметки.
3 Расчет прочности кронштейна гидроцилиндра
В качестве примера прочностного расчета проведем расчет кронштейна гидроцилиндра управления подвеской на срез и растяжение. Кронштейн приваривается к опорной стенке и будет испытывать нагружение на срез и растяжение.
Действие усилия штока будет действовать перпендикулярно плоскости закрепления кронштейна. Усилие штока будет равно массе подвески с коэффициентом запаса. Поскольку конструктив подвески предварительный предполагаем что масса подвески:
Следовательно усилие на штоке цилиндра:
Учитывая наличие динамических нагрузок увеличим данное значение:
Схема действия усилия на плоскость закрепления кронштейна к стенке показана на рисунке ниже.
Рисунок 23 – Схема к расчету прочности кронштейна
Назначаем материал кронштейна в связи с невысокой нагрузкой – листовая сталь Ст3пс предел текучести для стали Ст3пс до 20 мм толщины:
Из вышеупомянутых расчетов следует что имеются силы которые стремятся растянуть и оторвать кронштейн от стенки. Предел прочности сварного шва на растяжение находится следующим образом:
- коэффициент запаса прочности для листовой стали Ст3пс
Далее ведем расчет прочности шва на растяжение и на срез по сечению соединяемых деталей. Допускаемое напряжение среза шва:
Условие прочности шва на срез:
Ар – площадь сварного шва мм2; K = 5 мм – катет шва принимаемый равным толщине крепежной пластины кронштейна; F = 10000 кН – действующее усилие на растяжение и срез
Согласно схеме на рисунке 23 общая длина швов:
Выясним удовлетворяет ли длина шва условию прочности на срез:
Условие прочности шва на срез выполняется.
В условии прочности шва на растяжение не учитываются фланговые швы:
Из условия прочности на растяжение найдем минимальную длину шва:
Условие прочности шва на растяжение выполняется. Исходя из вышеприведенных расчетов при вышеуказанных рассчитанных нагрузках данный узел не разрушится и будет функционировать. Никаких мер усиливающих конструкцию проводить не требуется.
В рамках данной работы была подробно изучена проблема работы с разметкой на автомобильных дорогах в частности – с ее удалением. Оборудование снимающее маркировку лишь механическим способом зачастую делает это некачественно оставляя островки оставшейся разметки. Комбинированные способы достаточно дорогие и не будут окупаться. В рамках данной работы было найдено относительно простое конструктивное решение данной проблемы – был разработан прототип комбинированного оборудования для одновременного гидроструйного и механического воздействия на разметку под действием сильнодействующего раствора.
Было создано три варианта конструкций из которых был выбран самый оптимальный. В расчетной части были получены основные значения комплектующих оборудования выбраны исполнительные и приводные элементы.
ВН 01-01. Временные технические требования к горизонтальной дорожной разметке городских магистралей и улиц. Правила нанесения и демаркировки
ГОСТ Р 58368-2019 Дороги автомобильные общего пользования. ДЕМАРКИРОВКА ДОРОЖНОЙ РАЗМЕТКИ. Технические требования. Методы контроля
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х томах В.И. Анурьев – М.: Машиностроение 1978.
ГОСТ 24696 - 81. Подшипники роликовые радиальные сферические двухрядные. Типы и основные размеры ; Введ. с 21.05.1982. – Москва: Изд-во стандартов 1982. – 15 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Техническое задание
НА ОСНОВАНИИ ГОСТ 15.001-88.
Наименование и область применения.
Оборудование для удаления разметки с автомобильных дорог
Основание для разработки.
Дороговизна существующих демаркироващиков комбинированного действия низкая эффективность механических демаркировщиков.
Цель и назначение разработки.
Создание навесного оборудования комбинированного типа с уменьшением общей цены по сравнению с аналогом.
Источники разработки.
Габдуллин Т.Р. – Разработка демаркировщика с гидродинамическим рабочим органом кавитационного типа
Технические требования
Базовая машина – КАМАЗ-43118 бортовой;
Количество щеток - 2;
Форма щетки – конусовидная высокой плотности;
Диаметр щетки предельный – 400 мм;
Диаметр щетки фактический – 380 мм
Привод – гидравлический гидромотор;
Наличие системы подачи воды через форсунки привод – гидравлический компрессор;
Наличие всасывателя;
Ширина сопла всасывателя – 390 мм;
Диаметр трубы всасывателя – 140 мм;
Привод – вакуумный насос.
Передача промежуточная между щетками – зубчатая одноступенчатая;
Количество форсунок – 2 шт.

КФБН 03.00.170701 ВО Оборудование для удаления дорожной разметки. Чертеж общего вида.cdw

Транспортное положение подвески
кожух условно не показан
Резиновая нижняя стенка
Технические характеристики
Масса оборудования общая - 212 кг;
Диаметр щетки - 350 мм;
Количество щеток - 2 шт;
Касание щеток в нижнем положении - не более 15 мм;
Максимальная ширина обрабатываемой полосы - 600 мм;
Ширина сопла рабочая - 395 мм;
Высота подъема подвески - 450 мм;
Частота вращения щеток - 180 обмин;
диаметр шестерен делительный - 350 мм;
передаточное число - 1.
Крепление сопла всасывателя
Верхняя направляющая
Оборудование для удаления