Тенденции развития машин скоростного строительства дорог в мировой практике
Важнейшая задача машиностроения состоит в оснащении всех отраслей народного хозяйства новыми высокопроизводительными и экономичными машинами, оборудованием, аппаратами и приводами, созданными с учетом новейших достижений науки и техники.В перспективном плане предусматриваются следующие основные направления технического прогресса в дорожно-строительном машиностроении:
- машины, которые в этот период становятся на производство, будут отличаться более высокой производительностью, оригинальными конструктивными решениями, применением современных материалов и комплектующих изделий, что позволит повысить мощность машин в единичном агрегате, снизить их удельную металлоемкость, расход энергии и топлива, а также значительно сократить удельные затраты на эксплуатацию;
- повысить качество и надежность машин как за счет пересмотра их конструкций и расширенного применения в них легированных сталей, так и за счет улучшения технологии и организации производства.
В условиях интенсивного движения с большими скоростями и резкими торможениями тяжелых автомобилей, автобусов и троллейбусов высокие эксплуатационные качества цементобетонных покрытий требуют увеличения строительства дорог с капитальными покрытиями.
ОСНОВНЫМИ достоинствами дорог с цементобетонным покрытием являются:
- большая прочность, малый износ поверхности, большой срок службы без значительного ремонта при небольшой стоимости содержания;
- достаточная шероховатость поверхности покрытия, позволяющая давать большие скорости движения автомобилей.
цементобетонные покрытия не испытывают резких сезонных колебаний. Более того, с течением времени прочность их возрастает. Коэффициент сопротивления движению у цементобетонных покрытий меньше, чем у покрытий других типов, благодаря чему уменьшается расход горючего и изнашиваемость шин.
В наше время коренным образом изменились условия дорожного строительства. Промышленность теперь может поставлять дорожные цементы в требуемых количествах и нужного состава.
Строительство цементобетонных покрытий комплектами машин со скользящими формами может иметь различное количество машин в комплекте. Как пример приводим технологию строительства участка дороги. Москва-Волгоград и комплект автоматизированных машин.
Комплект машин на гусеничном ходу со скользящими формами для скоростного строительства автомобильных дорог включает следующие машины и оборудование:
- профилировщик оснований;
- конвейер-перегружатель;
- распределитель бетонной смеси;
- бетоноукладчик;
- оборудование для заглубления арматуры;
- трубчатый финишер;
- машина для устройства шероховатой поверхности и нанесения пленкообразующих материалов;
- нарезчик швов;
- заливщик швов;
- асфальтоукладчик;
- катки;
- Оборудование для заглубления арматуры применяется при устройстве армированных и двухслойных покрытий с металлической сеткой.
- Машины применяются при стабилизации укрепления грунтов.
- распределители цемента;
- поливочная машина.
Выпускаемые заводами комплекты машин рельсового типа для постройки цементобетонных покрытий не отвечают современным требованиям как по качеству, так и по производительности. Недостаток применения рельсового комплекта: отсутствие в нем машин для подготовки основания под рельсформы, выверки и подбойки последних, значительное количество рабочей силы занятое в укладке и снятии рельсформ.
Комплект рельсформ в составе отряда и работы по их установке и снятию в общем комплексе работ составляют значительный удельный вес. Так, например, металлоемкость рельсформ составляет около 2/3 всего веса комплекта, стоимость - около 1/3. Трудоемкость работ по установке и снятию рельсформ - до 20% общей трудоемкости работ. Стоимость работ составляет 15-20$ (без транспорта) от общей стоимости покрытия. Практически на работах с рельсформами заняты в смену 10-15 рабочих и 2-4 машины (в зависимости от применяющихся средств механизации), значительная часть трудозатрат даже в случае применения специализированных машин для установки рельсформ приходится на ручные работы, что резко снижает уровень механизации и производительности труда на работах.
Технологическими условиями, обеспечивающими реализацию преимуществ от применения безрельсовых комплектов машин, являются: ровность и плотность основания; материал основания и его несущая способность; консистенция бетонной смеси; однородность смеси по составу и консистенции как в течение смены, так и пределах замеса; дальность возки бетонной смеси; возможность бесперебойной подачи транспорта к бетоноукладчику, все это определяется поперечным профилем, наличием подъездных путей и съездов, а также возможностью расстановки машин и механизмов на линии. При этом имеется в виду, что, во-первых, отсутствует возможность исправления основания в ходе движения машин; во-вторых, смесь выдерживается в опалубке в течение короткого отрезка времени; в-третьих, гусеничные безрельсовые машины в принципе однопроходные, что исключает возможность последующего исправления покрытия как в местах плохой отделки из-за неоднородности смеси так и в местах вынужденных остановок машины.
Последнее обстоятельство следует отметить особо. Успех работы безрельсовых машин в значительной мере зависит от того, насколько четко организована подача смеси для бесперебойной работы машины. Причем от этого зависит не только производительность машины, но и ровность покрытия.
По характеру работы бетоноотделочная машина на гусеничном ходу - высокопроизводительная. При рабочей скорости около 1м/мин его сменная производительность составляет не менее 1000 погонных метров покрытия. При ширине укладки 7,5-8 м расход бетонной смеси в смену до 2000 м3. Для совместной работы с такой машиной необходим бетонный завод с часовой производительностью не менее 220-240 м3.
Для укладки в скользящие формы должна применяться бетонная смесь с удобоукладываемостью по техническому вискозомеру порядка 25 сек, т.е. с осадкой конуса 2 г 3 см.
Широкое применение безрельсовых машин в настоящее время стоит в прямой зависимости от решения другого, не менее важного требования - обеспечения высокой ровности покрытия за счет устранения неровностей в самом основании под бетонное покрытие.
Необходимо обеспечить ровность не на стадии устройства основания, а при устройстве земляного полотна. Для этой цели предусматривают создание профилировщиков оснований для земляного полотна и чистовой планировки свежеуложенных грунтоцементных и грунтобитумных смесей, которым не будут присущи современные недостатки. В СНиП Ш-Д5-64 есть допуск на неровности с длиной волны 10 м, и он равен 20,0 мм, однако практически во время приемки покрытия эти неровности не проверяются. Исследования показали, что отечественные планировочные средства (автогрейдеры) по своей частотной характеристике нечувствительны именно к неровности с длиной волны 10 м и более при планировке автогрейдером, который постоянно описывает отвалом кривую, близкую к синусоиде с длиной волны 10 м и более.
- Увеличение объема работа к интенсивности процесса устройства покрытий.
- Большие требования к ровности покрытия.
- Устройство покрытий с повышенной ровностью (+ 1,5 мм) обеспечивает высокие скорости автотранспорта, повышает его экономическую эффективность, долговечность покрытия и транспорта, снижает динамические нагрузки при взаимодействии колес автомобиля с покрытием.
- Переход от рельсовых машин к колесным и гусеничным.
- Вооружение машин гидростатической аппаратурой и электронным управлением.
- Обязательная регулировка высоты базы машины и толщины слоя материалов в покрытии.
- Проектирование машин с быстрой перестройкой узлов на различные ширины покрытия - от 2,5 м до 8 м и более.
- Взаимозаменяемость - унификация узлов, деталей.
- Вибробрус уплотняющий должен иметь регулировку амплитуды и частоты колебаний для эффективного режима уплотнения материалов до степени 99% и выше.
- Монтаж всех рабочих органов на общей подвижной раме, оснащенной автоматической системой выдерживания высотных отметок. Рабочий орган должен иметь возможность вертикальной регулировки и в соответствующем диапазоне - настройку изменения толщины покрытия при изменении состава смеси.
- Для привода рабочих органов гусеничного движителя используется трансмиссия гидрообъемного привода, раздельного для каждого рабочего органа и борта машины.
- Специальные шасси, имеющие 2-4 приводные гусеницы со сменным различным оборудованием в виде профилировщиков оснований, цементораспределителей, бетоноукладчиков и асфальтоукладчиков.
Поэтому перед советскими конструкторами в настоящее время поставлена задача создания гусеничных машин, работающих без рельсформ, со скользящими формами. С освоением новой безрельсовой техники строительства бетонных покрытий автоматизированными машинами производительность их возрастает в несколько рае по сравнению с серийно выпускаемыми в настоящее время. Экономический эффект от внедрения каждого такого комплекта по сравнению с новыми гидрофицированными рельсовыми комплектами значителен.
В последнее время внедряется самоходное оборудование для точного профилирования земляного полотна и стабилизированных оснований под бетон (с допусками 1,5 - 3,0 мм). Можно отметить следующие конструктивные решения, характерные для предполагаемых к выпуску гусеничных профилировщиков и бетоноукладчиков со скользящими формами:
- Все рабочие органы монтируются на общей подвижной раме, оснащенной автоматической системой выдерживания высотных отметок.
- Для привода рабочих органов и гусеничного хода используется трансмиссия в виде компактного гидрообъемного привода, раздельного для каждого борта машины, что при бесступенчатом регулировании скоростей обеспечивает надежную автоматизацию процесса выдерживания курса.