CC BY
45ROLE OF ROAD MILLS IN THE TECHNOLOGY OF REPAIR OF A WASED ROAD CANVAS
Tulkun Ishanovich ASKARXODJAYEV*, DSc, Professor.
Sharofiddin Asatullayevich PIRNAYEV, research seeker
Tashkent Institute of Design, Construction & Maintenance of Automotive Roads
Department "Repair and maintenance of road-building machinery and equipment "
20, A.Timur ave., 100060, Tashkent, Uzbekistan
Tel. 998 (71) 233-70-83,
*E-mail: Sharofiddinpirnaev928@gmail.com_Sharofiddin2306@mail.m
Abstact. The paper discusses the optimization of the algorithm to increase the service life of the cutters of a road mill based on preliminary and restoration surfacing. The analysis of the wear rate of various parts of the cutter is carried out, a technique for assessing the possibility of applying restoration and hardening of parts is proposed. Technological schemes for hull surfacing are proposed, modes and materials for hardening and restoration of the cutter are selected.
Key words: road milling, working equipment, milling teeth, covers, drum.
ЕЙИЛГАН ЙУЛ ПОЙИНИ ТАЪМИРЛАШ ТЕХНОЛОГИЯСИДА ЙУЛ ФРЕЗАЛАРИНИНГ УРНИ
Тулкун Ишанович АСКАРХОДЖАЕВ*, т.ф.д., профессор,
Шарофиддин Асатуллаевич ПИРНАЕВ , мустакил изланувчи
Тошкент автомобиль йулларни лойидалаш, куриш ва эксплуатация институти
«Йул курилиш машиналари ва жихозларини таъмирлаш ва эксплуатацияси» кафедраси
100060, Узбекистон, Тошкент, А.Тимур проспекти, 20 уй
Tel.998 (71) 233-70-83,
*E-mail: Sharofiddinpirnaev928@gmail.com_Sharofiddin2306@mail.ru
Аннотация. Маколада дастлабки ва кайта тиклаш сиртига асосланган йул фрезаси тишларини хизмат муддатини ошириш алгоритмини оптималлаштириш мудокама килинади. Барабаннинг турли кисмларининг айланиш тезлиги тадлили утказилади, кисмларни тиклаш ва котиб колишни куллаш усулини бадолаш усули таклиф этилади. Копламаларни коплаш учун технологик схемалар таклиф этилади, тишларни котириш ва тиклаш учун режим ва материаллар танланган.
Калит сузлар: йул фрезаси, ишчи жихози, фреза тишлари, копламалар, барабан.
РОЛЬ ДОРОЖНЫХ ФРЕЗ В ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ИЗНОШЕННОГО ДОРОЖНОГО ПОЛОТНА
Тулкун Ишанович АСКАРХОДЖАЕВ*, д.т.н., профессор, Шарофиддин Асатуллаевич ПИРНАЕВ, соискатель
Ташкентский институт по проектированию, строительству и эксплуатации автомобильных дорог Кафедра «Ремонт и эксплуатация дорожно-строительной техники и оборудования» 100060, Ташкент, проспект А.Темура, дом-20 Tel. (71) 233-70-83,
*E-mail: Sharofiddinpirnaev928@gmail.com_Sharofiddin2306@mail.ru
Аннотация: В работе рассмотрены вопросы оптимизации алгоритма повышения срока службы резцов дорожной фрезы на основе предварительной и восстановительной наплавки. Проведен анализ интенсивности изнашивания различных частей резца, предложена методика оценки возможности применения восстановления и упрочнения деталей. Предложены технологические схемы наплавки корпуса, выбраны режимы и материалы для упрочнения и восстановления резца.
Ключевые слова: дорожное фрезерование, рабочая техника, фрезерные зубья, покрытий, барабан. 1. ВВЕДЕНИЕ
Автомобильная дорога в течении службы подвергается различного рода воздействиям транспорта и погодно-климатическим факторам. От характера воздействий зависит интенсивность изнашивания асфальтобетонного покрытия. В результате циклических нагружений различной величины от автомобильного транспорта в дорожном полотне возникают дефекты, деформации и разрушения.
Установлено, что дорожные покрытия за год разрушаются на 3 % от общей площади исследуемого участка. В современных технологиях ремонта дорог регламентирован 15%-ый порог, превышение которого требует проведения ремонта 100% участка.
Скорость изнашивания уже отремонтированной дорого зависит от качества материала, правильности соблюдения регламента ремонтных работ технологии и применяемой техники. В России, как и во многих других странах, на большей части дорог (до 95-96%) уложен асфальтобетон. Поэтому вполне оправданно, что основное количество и наибольшее разнообразие ремонтных материалов, машин, технологий и новых разработок относятся именно к асфальтобетонным покрытиям. 2. ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИНЦЫПЫ РАБОТЫ ФРЕЗЫ
Основным техническим агрегатом для ремонта асфальтобетонного дорожного покрытия является дорожная фреза (ДФ). Основная функция ДФ - вскрытие дорожного покрытия, т.е. резка ремонтного участка асфальтобетона, от эффективности, работы которой зависят энергозатраты на ремонт 1м2 дороги [1].
Восстановление асфальтобетонного дорожного покрытия (АДП) осуществляется различными методами, средствами и материалами, в совокупности определяющими их качество, срок службы и стоимость.
При текущем ремонте покрытий, по мере надобности, выполняют, во- первых, ямочный ремонт (ликвидация ям, выбоин, сколов), во-вторых, заделку трещин и, в-третьих, поверхностную обработку или укладку тонких верхних слоев покрытия.
Выбор технологического метода ремонта АДП должен соответствовать следующим требованиям:
- Высокое качество заделки дефекта, соответствующее показателям плотности, прочности, ровности и шероховатости основной части покрытия.
- Продолжительный срок службы отремонтированного участка.
- Наличие или доступность требуемых материалов, машин и установок для выполнения ремонта по выбранному методу.
- Сложность или простота реализации намеченного метода ремонта в различных погодных условиях.
- Оперативность открытия движения транспорта по месту ремонта.
- Низкая стоимость или высокая экономичность ремонтных работ.
Пожалуй, самым доступным и наиболее распространенным ремонтом такого типа покрытий является метод заделки ям, выбоин и других дефектов горячей асфальтобетонной смесью соответствующего состава. Наблюдающееся порой низкое качество и малые сроки службы заделанных горячей смесью дефектных мест связаны, как показывает практика, прежде всего с плохой подготовкой таких мест к ремонту. Подготовка ремонтируемого места покрытия в любом случае включает в себя следующие операции:
- Очистка поверхности дороги от пыли, грязи и влаги.
- Разметка границ ремонта выбоин прямыми линиями вдоль и поперек оси дороги с захватом не разрушенного слоя покрытия на 3-5 см, при этом несколько близко расположенных выбоин объединяют одним контуром или картой.
- Резка, вырубка или холодное фрезерование материала ремонтируемого места покрытия по очерченному контуру на всю глубину выбоины, но не менее толщины слоя покрытия, при этом боковые стенки должны быть вертикальными.
- Очистка дна и стенок места ремонта от мелких кусков, крошки, пыли, грязи и влаги.
- Обработка дна и стенок тонким слоем жидкого (горячего) или разжиженного битума или битумосодержащей эмульсии.
Небольшие по площади выбоины (до 2-3 м) можно размечать с помощью довольно уже распространенных ручных нарезчиков швов, снабженных специальными тонкими (2-3 мм) алмазными дисками диаметром 300 - 400 мм.
При подготовке к ремонту узких и длинных выбоин площадью более 2-3 м или трещин с разрушенными краями целесообразно использовать малогабаритные и компактные самоходные прицепные или навесные холодные фрезы, срезающие дефектный материал покрытия шириной 200-500 мм на глубину 50-150 мм.
На значительных площадях разрушенного покрытия возможно применение более крупных холодных фрез с большей шириной срезаемого материала (500-1000 мм) и максимальной глубиной до 200-250 мм.
В западных странах широкое распространение получили именно фрезерные технологии ремонта. Первая технология горячего срезания "лишнего" слоя асфальтобетонного покрытия с вывозом срезанного материала с дороги и укладкой на его место нового слоя из свежей смеси вынужденно зародилась для городских улиц, площадей, мостов и путепроводов [2].
В последствии эту идею взяли за основу для разработки технологии ремонта и ликвидации традиционных дефектов на покрытии (наплывов, волн, сдвигов колеи, трещин, выкрашивания, выбоин). Появились роторные фрезы вместо рыхлителей, для нагрева асфальтобетона стали использовать не открытое пламя, а газовые нагреватели инфракрасного излучения, взрыхленный материал вместо удаления с дороги повторно использовали в покрытии, перераспределяя и выравнивая его по поверхности, отказавшись при этом от использования новой смеси.
Данная технология получила название терморегенерации, или термофрезерного восстановления утраченных в процессе эксплуатации свойств и качеств асфальтобетонного покрытия, в которой нагрев асфальтобетона разупрочняет. Ее экономическая привлекательность состояла в том, что имеющийся на дороге материал использовался повторно, не было необходимости вывозить с дороги срезанный старый и привозить на нее новый материал и качество восстановленного таким способом покрытия было достаточно высоким. Большой творческий вклад в разработку этой и других подобных технологий, а также в создание современных машин для их реализации внес немецкий инженер и талантливый изобретатель Рейнхарт Виртген, основатель и бессменный руководитель знаменитой фирмы Wirtgen, являющейся одним из мировых лидеров в этой области.
Американские разработчики перешли на фрезерование дефектных мест и площадей дорожного покрытия без нагрева, заменяя старый асфальтобетон на свежий, что привело начале эры холодных ДФ (ХДФ). К отличительным особенностям всех типоразмеров таких фрез можно отнести два технологических достоинства. Во-первых, поддержание или сохранение заданной глубины и поперечных и продольных уклонов фрезерования вне зависимости от неровности поверхности качения фрезы. Это главное их достоинство, обеспечиваемое электронной автоматикой нивелировки. Во-вторых, автоматическое поддержание на каждом типе материала покрытия (с учетом его прочности и твердости) максимально возможной скорости и, соответственно, производительности фрезерования, что актуально прежде всего для средних и крупных фрез, имеющих двигатели мощностью до 450-550 кВт, которую целесообразно использовать наиболее оптимально.
Рабочим инструментом ХДФ являются различного типа и размеров твердосплавные резцы, которые имеют быстросъемное крепление на фрезерном барабане и которые подбирают сообразно типу и прочности обрабатываемого материла.
Успешное широкое использование ХДФ и технологий полной замены срезаемого ими на различную глубину, в том числе и на всю толщину, старого асфальтобетона ремонтируемого покрытия слоями из нового асфальтобетона предопределило возврат к идее "безотходной" и потому более дешевой технологии реконструкции и усиления самой дорожной одежды.
Суть новой технологии холодной регенерации дорожной одежды, получившей название "холодный ресайклинг", состоит в совместном разрыхлении мощными фрезами на глубину 20-30 см, а иногда и несколько больше, слоев покрытия и основания с одновременной их обработкой (укреплением) отдельными вяжущими, такими как горячий битум, вспененный битум, битумная эмульсия, цемент или комплексным их сочетанием, в их перемешивании и распределении ровным слоем с последующим заключительным уплотнением катками. В результате создается прочный с исправленным поперечным и продольным профилем слой основания или нижний слой покрытия, на котором в последующем устраивают замыкающий асфальтобетонный слой из плотной смеси или выполняют поверхностную обработку.
3. АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДОРОЖНОЙ ФРЕЗЫ
Применение современных ДФ обладающих высокой производительностью, позволяет сократить число технологических операций ремонта АДФ, дают возможность обеспечить их комплексную механизацию и достичь высокого качества работ [3, 4, 5, 6, 7, 8].
Существующие фрезерные установки для проведения работ в дорожной отрасли, в основном подразделяются по следующим видам выполняемых работ [9, 10, 11, 12].
- Машины для стабилизации грунта.
- Машины для фрезерования асфальтобетонных и цементобетонных покрытий при ремонтно-восстановительных мероприятиях.
- Машины для нарезки щелей.
ДФ изготовляются во многих странах. ДФ можно классифицировать по различным признакам [13].
По способу передвижения дорожные фрезы подразделяются на самоходные, навесные, прицепные и полуприцепные.
Самоходные фрезы характеризуются тем, что у них рабочее оборудование смонтировано на пневмоколесном базовом шасси (базовом тягаче), изготовленном специально для них.
У навесных фрез рабочее оборудование устанавливается на серийных колесных или гусеничных тракторах, оборудованных ходоуменьшителями. В некоторых случаях в качестве базовых машин могут использоваться шасси автомобилей.
Прицепные дорожные фрезы отличаются тем, что работают в прицепе с серийными гусеничными тракторами, оснащенными ходоуменьшителями.
У полуприцепных фрез рама фрезерного рабочего органа одним концом опирается на седельное устройство колесных одноосных тягачей.
По типу ходовой части дорожные фрезы различаются на машины, имеющие пневмоколесную, гусеничную и смешанную ходовую часть.
Пневмоколесным ходом оснащаются самоходные и навесные фрезы, имеющие в качестве базовых машин специальные колесные шасси или колесные тракторы. Такой же ход могут иметь и полуприцепные фрезы на базе одноосных колесных тракторов.
Гусеничную ходовую часть имеют машины навесного исполнения на базе гусеничных тракторов.
Смешанная ходовая часть характерна для машин прицепного типа, когда прицепной агрегат оснащен пневмоколесами, а тяговый трактор - гусеничным ходом.
По характеру привода ротора различают дорожные фрезы с приводом ротора от вала отбора мощности базового трактора и приводом от самостоятельного двигателя.
Первый вид привода имеет место на фрезах самоходного, навесного и, в редких случаях, прицепного исполнения с общим двигателем на привод всех механизмов. Второй вид привода характерен для прицепных и полуприцепных агрегатов, чаще всего оснащаемых раздельными двигателями на привод ротора и ходовой части.
По характеру привода дозирующих систем дорожные фрезы также разделяются на машины, имеющие привод от вала отбора мощности трактора и привод от самостоятельного двигателя.
По виду привода ротора и ходовой части дорожные фрезы различаются на машины с механическим,
гидрообъемным и смешанным приводом рабочего органа и ходовых колес.
Дорожные фрезы с механическим и гидрообъемным приводом характеризуются однородностью вида трансмиссии на привод ротора и ходовой части.
Машины, имеющие смешанный привод, могут оснащаться гидрообъемным приводом на рабочий орган и механическим - на привод ходовой части и наоборот.
По виду дозирующее - распределительных систем различают дорожные фрезы, оснащенные системами для дозирования и распределения жидких вяжущих и системами для дозирования и распределения порошкообразных вяжущих, и машины, имеющие оба вида систем.
По расположению ротора дорожные фрезы бывают с консольно расположенным рабочим органом, с расположением ротора в базе машины и с расположением по оси колес.
К рабочему органу фрезы относят ротор, кожух, раму ротора и гидросистему подъема рабочего органа. Ротор, расположенный перпендикулярно к продольной оси машины, представляет собой фрезерный барабан, состоящий в общем виде из вала и резцов.
По направлению резания грунта дорожные фрезы разделяются на обрабатывающие массив грунта сверху вниз и снизу-вверх (рис. 1).
Рис.1. Схемы резания грунта: а - сверху - вниз; б - снизу - вверх
Применяются несколько типов фрезерных барабанов: стандартные, грубые, очные и сверхточные, которые отличаются конструкцией, схемой расположения, количеством режущих элементов и режимами работы [7, 8].
Рабочий орган (рис. 2) осуществляет фрезерование и перемещение материала в зону лопаток, которые забрасывают его на конвейер или в зону принудительного смешивания.
Рис.2. Схема рабочего органа ДФ: 1 - режущие элементы левой и правой торцевых зон фрезерования; 2 - режущие элементы зон фрезерования и транспортирования материала; 3 - забрасывающая лопатка [14]
В поперечном сечении ротора (в каждом ряду), может быть различное число резцов. Резцы на роторе могут, располагаются по винтовым линиям и в зависимости от их количества в каждом поперечном ряду
образуется соответствующее им количество винтовых линий. Резцы располагают с учетом необходимого обеспечения равномерной нагрузки на опоры. Обычно это достигается расположением лопастей по правой и левой винтовым линиям, сходящимся в осевой плоскости ротора.
I
Я
'7L
¡ssaac Е==3п
¡¡2HÜ
J 5 Еии ■ ■
iÜEÜ |EssE=
Л
Рис.3. Расположение режущих элементов на фрезе с жесткими лопастями
ч я * a М ы
Рис.4. Расположен режущих элементов на роторе с пружинными лопастями
12Q
го
■ I
J i J i i J г ol г г if ft 7
Ряды
Рис.5. Расположение режущих элементов на роторе с шарнирно подвешенными лопастями
В ГОСТе 31556-2012 «Фрезы дорожные холодные самоходные. Общие технические условия» приведены типы и требования к самоходным дорожным фрезам.
Очень большая номенклатура выпускаемых фрез у известной немецкой фирмы "Wirtgen GmbH". В качестве примера можно рассмотреть фрезу W 1000 (рис.6).
В шасси между опорными колесами расположена фреза шириной 1000 мм. Глубина фрезерования составляет 180 мм. Габаритные размеры машины W 1000 - 4345x2400x2525 мм. Длина машины с конвейером достигает 10 615 мм, а высота - 4000 мм. На машине установлен турбо дизельный двигатель фирмы "Caterpillar" (США) типа 3116DI-TA мощностью 149 кВт при частоте вращения коленчатого вала 2300 мин"'. Привод хода
гидравлический. Передние колеса ведущие и управляемые, задние - опорные. Подвеска передних колес плавающая. Каждое из задних колес имеет индивидуальную подвеску и индивидуальную регулировку по высоте, выполняемую гидравлическим распределителем. Такая система обеспечивает возможность установки фрезы на различную глубину, а также в горизонтальном или наклонном положении.
Рис.6. Общий вид фрезерной машины нового поколения модели W 1000 фирмы "Wirtgen GmbH"
На фрезерном барабане диаметром 508 мм установлены 96 резцов с шагом 15 мм. Привод фрезы механический, фреза выполнена из четырех пар сегментов с быстросъемными резцами. Гидравлический привод хода позволяет иметь рабочие скорости в диапазоне 0-25 м/мин и транспортные скорости в диапазоне 0-6 км/ч. Рабочая масса машины составляет 16 400 кг. Модель 1000 является дорожной фрезой среднего размера. Ее используют для обработки как узких, так и магистральных участков дорожного покрытия. Машина способна выполнять фрезерование на закруглениях и стыках благодаря хорошей маневренности.
Дорожная фреза Roadtec RX 20 является наиболее маневренной одно метровой холодной фрезой в мире. Благодаря своей непревзойденной маневренности эта машина, имеющая двигатель мощностью 230 л.с., эффективно выполняет различные работы по срезанию грунта. Она имеет более низкий центр тяжести, чем все другие фрезы, что позволяет ей работать на крутых склонах, например, на гоночных треках с высокими откосами на поворотах. Кроме того, дорожная фреза RX 20 идеально подходит для использования при создании или ремонте подходов к мостам, мостового полотна, откосов бордюров, траншей и перекрестков. Дорожная фреза RX 50В - это холодная фреза с двигателем 600 л.с. с оптимальным соотношением мощности, производительности и экономичности (рис. 7). Агрегат может снимать дорожное покрытие с максимальной шириной 2489 мм и на максимальную глубину 305 мм. Специально разработанная система управления тремя гусеницами позволяет иметь рабочий радиус поворота 2,5 м, двигаться при работе с боковым смещением, снимать грунт как при движении вперед, так и назад. Двухступенчатый конвейер имеет ширину 864 мм и может быть повернут для выгрузки на 50 град, в любую сторону от осевой линии, тем самым облегчая работу в городе.
Рис.7. Общий вид фрезы Roadtec RX 50В
В России лишь два предприятия: АО "Брянский Арсенал" и АО "Дмитровский экскаваторный завод" -производят отечественные холодные фрезы. Они значительно дешевле зарубежных аналогов.
Фреза ФДН - 500 (рис. 8) предназначена для холодного фрезерования асфальтовых покрытий при их ремонте. Рабочим органом фрезы является фрезерный барабан, на котором крепятся съемные резцы, изготовленные из высоко стойкой, стали.
--.Г-.,.,: ЙКЗ
НгавЩ
Рис.8. Общий вид фрезы ФДН - 500
Фрезерует в асфальте прямолинейные и криволинейные полосы шириной 500 мм, глубиной до 100 мм. Базовый тягач - МТЗ-80, МТЗ-82. Привод фрезерного барабана - механический от вала отбора мощности трактора; ширина обрабатываемой полосы 500 мм при глубине обработки 0.1 м. Охлаждение резцов осуществляется водой. Привод рабочего хода гидромеханический с бесступенчатым регулированием от 0 до 800 м/час. Мощность двигателя 57,4 кВт.
Фреза ДС-197 (рис. 9) предназначена для послойного снятия асфальтобетонных покрытий с автодорог, улиц, площадей при их ремонте, реконструкции. Установка на рабочий орган дополнительной фрезы позволяет вырезать канавки для укладки бордюрного камня.
Рис.9. Общий вид фрезы ДС - 197
В силовую установку входит дизельный двигатель Д-260.1, установка насосов, система охлаждения, топливный и гидравлический баки. Полезная мощность двигателя при 2100 об/мин - 114 кВт (155 л.с.); полезная мощность на маховике при 2100 об/мин - 110 кВт (150 л.с.); удельный расход топлива - 221 г/кВт.
Рабочий органом является барабан, оснащенный резцами диаметром 550 мм. Ширина фрезерования изменяется ступенчато от 250 до 1000 мм. Максимальная глубина фрезерования достигает 80 мм при поперечном уклоне барабана 6 градусов. Скорость движения машины рабочая - 0... 10,0 м/мин; транспортная -0-3,9 км/ч; конвейер с максимальной высотой разгрузки - 2790 мм и углом поворота в плане 20 градусов.
4. ХАРАКТЕР ИЗНАШИВАНИЯ РЕЗЦОВ ДОРОЖНЫХ ФРЕЗ
Резцы, используемые в дорожных фрезах, имеют различную конструкцию [1,6,7,14,15]. Преимущественно применимые резцы на современных АДФ резцы сборные состоят из твердосплавного наконеника и корпуса (рис. 1.10).
1
5__
4
"Ч
\
3
Рис.10. Схема сборного резца: 1 - твердосплавный наконечник; 2 - корпус резца; 3 - прижимная верхняя часть резца; 4 - образцы; 5 - медная прокладка
В качестве примера можно привести резец для ДФ компании Wirtgen. На рисунке 11 резец для малых фрез по асфальтобетону с шириной фрезерования до 50 см. Резец оснащён твердосплавным наконечником для снижает сопротивление внедрению резца в материал и способствует плавности работы машины. На резце есть специальная канавка для снятия резца съемником.
Твердый сплав, из которого изготавливаются наконечники резцов, состоит из карбида вольфрама и кобальта. В то время как первый обеспечивает твердость и износостойкость, относительно мягкий кобальт связывает зерна карбида вольфрама, обеспечивая высочайшую прочность даже при самых высоких ударных нагрузках.
Однако от твердого сплава требуется не только прочность. Чтобы противостоять экстремальным тепловым нагрузкам, развивающимся при фрезеровании, наконечники наших резцов изготавливаются из особо крупнозернистого карбида вольфрама. Он обладает более высокой теплопередачей по сравнению с обычными твердыми сплавами, благодаря чему его износ значительно меньше.
Наконечник резца прочно впаян в стальной корпус, закрепляемый в резцедержателе на фрезерном барабане. Чтобы это соединение надежно сохранялось даже при самых экстремальных нагрузках, мы используем пайку по собственной технологии, обеспечивающей чрезвычайно высокую прочность. Этот очень важный параметр качества постоянно контролируется в ходе всего технологического процесса.
Головка резца должна выдерживать громадные срезающие и ударные нагрузки. Одновременно, в течение всего срока службы резец должен прочно сидеть в резцедержателе, не подвергаясь при этом разрушению.
Износ резцедержателя решающим образом зависит от конструкции резца. Поэтому на резцах Wirtgen предусмотрена изнашиваемая шайба, которая по геометрии точно соответствует резцедержателю и полностью закрывает его верхнюю часть. Она и принимает на себя основную часть нагрузки на держатель.
Промышленные испытания [16,20] износостойкости резцов позволили установить, что срок службы инструмента при ширине500 мм и глубине100 мм фрезерования составляет около 5700-6000 м2 явно недостаточен и приводит к необходимости частой (от 2-х до 3-х недель) замены изношенных деталей.
о 8.5 мм
Рис. 11. Универсальный резец для малых фрез Wirtgen
Чем больше изношен резец, тем больше эффективный диаметр его твердосплавного наконечника, соответственно меньше его способность к заглублению в асфальтобетон (см.рис.12 и 13). В итоге, снижается объем сфрезерованного материала и в целом производительность ДФ.
Рис.12. Зависимость объема сфрезерованного материала величины износа резцов ДФ
Способность к внедрению в матерная 100% 97% 83% 33%
l I
i I
i I
Рис.13. Износ резца при средней глубине фрезерования асфальтобетона
Глубина фрезерования и скорость машины при этом, наряду со свойствами фрезеруемого материала, оказывают важнейшее влияние на производительность. Так же существенным фактором является то, что при различных глубинах фрезерования профиль резания стружки сильно изменяются, это оказывает прямое влияние на производительность и на износ резцов и резцедержателей. Наибольшей производительности при наименьшем износе резцов большие фрезы Wirtgen достигают при глубине фрезерования от 100 до 150 мм (рис.14).
s
Ход резца на ^ роз. uu
Теор.
гроизводитегьность. м^ч
6С0-
я
5
3 500-
400200-
100-
25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 Глубина фрезерования, мы
300 250 200 ■150 ■ 100 ■ 50
Рис.14. Зависимость производительности ДФ от глубины и хода резца
Статистическая обработка 1470 изношенных резцов на барабанах фрез Wirtgen W500 (72 шт. х 10 компл.) и Wirtgen DC2000 (150 шт. х 5 компл.) позволила выявить, что около 63% из них подвергается равномерному изнашиванию, при котором корпус резца разрушается по мере износа наконечника [17, 18,19].
При этом количество установленных резцов на одной машине (72 или 150 шт.) не влияет на средний результат характера изнашивания. Своевременное восстановительное упрочнение (если наконечник изношен не более чем на 20 % - ЛЬнак < 2,5 мм) или предварительная наплавка до начала их эксплуатации позволит обеспечить баланс сроков службы рабочей кромки и корпуса резца. Около 19% рабочих органов изнашиваются в большей степени в районе корпуса, что вызывает утонение резцов и приводит к выпадению наконечника. Следует также отметить, что утонение резца в ряде случаев вызывает его деформационное коробление.
При этом угол отклонения от продольной оси резца может достигать до 10°. Попадание абразивных частиц между резцедержателем и резцом обуславливает невозможность его вращения, что вызывает неравномерный износ корпуса в одной плоскости и откалыванию наконечника. Такому характеру разрушения подвергается не более чем 13% исследуемых деталей.
Так же рассматривалась зависимость износа резцов от места установки на барабане. При испытания опытных резцов проводили на барабанах дорожных фрез Wirtgen W500 после выработки 5700 кв.м., асфальтобетона, при глубине фрезерования 100 мм, ширине - 500 мм, температура окружающей среды 12-25°С, и 2000DC после выработки 3500 кв.м. асфальтобетона, при глубине фрезерования 50 мм, ширине - 2000 мм, температура окружающей среды 19-30°С.
Барабан условно разделяли на 5 секторов (рис.15): крайний левый (I), крайний правый (V), центральный (III), средний левый (II) и средний правый (IV). Для барабана фрезы W500 II и IV секторы отсутствовали. При этом специальными испытаниями было установлено (табл.1), что место расположения исследуемых резцов влияет на величину и характер их износа.
а о
Рис.15. Схема размещения исследуемых секторов, а также опытных резцов на барабанах фрезы 2000БС (а) и
W500 (б)
Таблица 1
Влияние места расположения резцов на интенсивность их изнашивания_
Место Массовый износ Средний износ в Коэффициент
расположения резца, г секторе влияния места
резца (сектор) расположения резца, %
200 W 2000 W500 200 W5 2000D W500
I I 48.13 75.21
I I 39.00 59.20 40.3 83 62.8 78 57.3 49.2
I I 33.40 62.10
Продолжение таблицы 1
I I 41.00 55.00
II - 23.11 - 18.2 03 - 5.2 -
II - 16.30 -
II - 14.80 -
II - 18.60 -
III III 16.47 33.60 17.2 50 31.9 4 - -
III III 20.65 30.00
III III 17.36 39.05
III III 14.50 25.11
IV - 16.10 - 16.7 73 - -2.8 -
IV - 11.46 -
IV - 19.00 -
IV - 20.53 -
V V 31.40 48.11 23.1 30 39.5 33 25.4 19.2
V V 22.17 35.02
V V 19.25 35.60
V V 19.70 39.40
5. ВЫВОДЫ
1. На основании сравнительного анализа методик лабораторных и промышленных испытаний, установлено, что наиболее достоверные данные по износостойкости резцов дорожных фрез возможно получить на основании испытаний в промышленных условиях эксплуатации. Учитывая сложность прогнозирования вклада каждого из механизмов разрушения материала (абразивного изнашивания и ударного воздействия), а также наличия большого числа факторов, влияющих на процесс изнашивания резца, разработана методика промышленных испытаний материалов корпуса резца.
2. Выполнен анализ всех этапов промышленных испытаний, определены поправочные коэффициенты, учитывающие отклонения в геометрии резца, место установки резца на барабане, а также постоянство процесса фрезерования.
3. Разработаны номограммы износа резцов для различных характеристик изнашивающей среды и параметров эксплуатации, позволяющие выполнять проверку на величину отклонения результата испытания, связанное с ростом износостойкости материала и погрешностями проведения испытания.
4. Исходя из анализа факторов, влияющих на точность промышленных испытаний резцов, следует, что основные отклонения вызваны в основном погрешностями, возникающими в процессе работы фрезы (до 50 %), а также обусловлены неправильной их установкой (до 15 %) либо отклонением в геометрии (до 7,3 %).
6. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Краснолудкий А.В. Определение рациональных параметров эксцентричной дорожной фрезы: Дис. ... канд. техн. наук. - Саратов, СГУ,2004. - 177 с. [In Russian: Krasnoludky, A.V. (2004) Determination of the rational parameters of an eccentric road mill: Dis. ... cand. tech. sciences. - Saratov, SSU]
2. Костелов М.В. Фрезерные технологии ремонта и усиления дорожных покрытий //Строительство и недвижимость, 2001. -№7 - С. 28-30.[ In Russian: Kostelov, M.V.( 2001) Milling technologies for repair and reinforcement of road surfaces // Construction and Real Estate]
3. Баловнев, В.И. Дорожно-строительные машины и комплексы / В. И. Баловнев, А.Б. Ермилов, А.Н. Новиков и др.; под общ. ред. В.И. Баловнева. - М.: Машиностроение, 1988. - 384 с.[ In Russian: Balovnev, V.I. (1988) Road-building machines and complexes / V. I. Balovnev, A.B. Ermilov, A.N. Novikov et al .; under the general. ed. IN AND. Balovneva. - M.: Mechanical Engineering]
4. Баловнев, В.И. Машины для содержания и ремонта городских и автомобильных дорог / В.И. Баловнев, М.А. Беляев; под общ. ред. В.И. Баловнева. - Москва-Омск: ОАО «Омский дом печати», 2005. - 768 с.[ In Russian: Balovnev, V.I. (2005) Machines for maintenance and repair of urban and motor roads / Balovnev, V.I., Belyaev; M.A./ Ed/ by Balovnev V.I. Moscow-Omsk: OJSC Omsk Printing House]
5. Баловнев, В.И. Оценка инновационных предложений в дорожной и строительной технике / В.И. Баловнев. - М.: МАДИ (ГТУ), 2008. - 100 с.[ In Russian: Balovnev, V.I. (2008) Evaluation of innovative proposals in road and construction equipment / Balovnev, V.I. Moscow: MADI (GTU)]
6. WIRTGEN. Cold Recycling Technology,1st edition. - Wirtgen GmbH, 2012. - 370 p.
7. WIRTGEN. Cold milling manual. Technology and application. - Wirtgen GmbH, 2013. - 244 p.
8. Селиверстов, Н.Д. Влияние режимов работы дорожных фрез и износа режущих элементов на профиль формируемой поверхности// Интерстроймех-2014: Материалы Междунар. научно-техн. конф., 2014. - С. 77-81. [In Russian: Seliverstov, N.D. (2014) Influence of operating modes of road mills and wear of cutting
elements on the profile of the formed surface / Ed. By Seliverstov, N.D. // Interstroymekh-2014: Materials of the Intern. scientific and technical Conf.]
9. Попов Д.А., Рощупкин Д.В. Гидромеханизация земляных работ в зимнее время. Л., 1979.286 c.;[In Russian: Popov, D.A., Roshchupkin, D.V. (1979) Hydromechanization of earthwork in the winter. Leningrad]
10. Беляков Ю. И. и др. Земляные работы. М.: Стройиздаг, 1983. С. 82-109.[ In Russian: Belyakov, Yu. I. et al. (1983) Earthworks. Moscow: Stroyizdat]
11. Ветров Ю. А., Баладинский В. Л. Машины для специальных земляных работ. Киев: Вища школа, 1980. С. 1 - 17, 68 - 82.; [In Russian: Vetrov, Yu. A., Baladinsky, V. L. (1980) Machines for special earthworks. Kiev: Vishcha school]
12. Костелов М.В. Фрезерные технологии ремонта и усиления дорожных покрытий // Строительство и недвижимость, 2001. -№7 - С. 28-30. [In Russian: Kostelov, M.V. (2001) Milling technologies for repair and strengthening of road surfaces // Construction and Real Estate]
13. Бандаков Б.Ф. Дорожные фрезы. «Машиностроение»,1971, 136 с. [In Russian: Bandakov, B.F. (1971) Road milling cutters. "Engineering"]
14. Фомин К.В. Моделирование и расчет вероятностных характеристик момента сопротивления на рабочем органе дорожной фрезы. Научно-технический вестник Брянского государственного университета, 2019, №3. С. 407-417. [In Russian: Fomin, K.V. (2019) Modeling and calculating the probability characteristics of the moment of resistance on the working body of the road mill. Scientific and Technical Bulletin of the Bryansk State University]
15. Демиденко А.И., Снигерев Д.С., Ваймер Е.Ю., Сушко А.Г. Лабораторные испытания конструкций ножей грунтовой фрезы. Транспортные и технологические машины. Вестник СибАДИ, выпуск 3 (17), 2010. - С. 5-8.[In Russian: Demidenko, A.I., Snigerev, D.S., Weimer, E.Yu., Sushko, A.G. (2010) Laboratory tests of designs of knives of a soil mill. Transport and technological machines. Vestnik SiblAR]
16. Лукаш В.А., Вировець Л.М., Мельничук О.В. Аналiз вщпрацювання та шляхи тдвищення працездатносп дорожшх рiзцiв// В сб. тезисовУ1 конф. "Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях". - С. 320-322. [In Ukrainian: Lukash, V.A., Virovets, L.M., Melnichuk, 0.V.(2018) Analiz vidpratsyuvannya that hats pidvishchenny prazdatelnosti roadni riztsiv // In sb. Abstract VI Conf. "The effectiveness of the implementation of scientific, resource and industrial potential in modern conditions."]
17. Попов С.Н., Антонюк Д.А. Анализ характера износа и определение критериев работоспособности рабочих органов дорожных фрез//Проблеми трибологи-2007.-№1.-С. 3-12.[In Ukrainian: Popov, S.N., Antonyuk, D.A. (2007) Analysis of the nature of wear and determination of the working capacity criteria of the working bodies of road milling machines / Problems of tribolog]
18. Попов С.Н., Антонюк Д.А. Влияние трибоматериаловедческих параметров разрушения резцов дорожной фрезы в условиях изнашивания закрепленным абразивом// Новi матерiали та технологи в металургп та машинобудуванш. - 2006. - №2. -С.77-84. [In Ukrainian: Popov, S.N., Antonyuk, D.A. (2006) The influence of tribological material parameters of the destruction of cutters of a road mill under wear with a fixed abrasive // New materials and technology in metallurgy and machine-building]
19. Available at:
https://web.archive.org/web/20110720112751/http://training.ce.washington.edu/WSDOT/Modules/07_constructio n/07-2_body.htm глава 2.2.3.2 Milling
20. Available at: https://www.wirtgen-group.com/searchfrontend/ru-uz/overview/
