Кожна піщинка мріє стати дорогою
Америка будує дороги не тому, що багата, а тому вона багата, що будує дороги. Коли-небудь і у нас зуб ковша екскаватора розпоре мішок стабілізаційного фонду, і тоді в Росії почнеться інвестиційний бум дорожнього будівництва. І все-таки вже сьогодні стан справ краще, ніж учора, а завтра, впевнений, буде краще, ніж сьогодні.
Зовсім недавно ще був час, коли одне з будівельних управлінь якогось дортреста після десятка років очікувань і поневірянь отримувало в нагороду довгоочікуваний асфальтоукладальник миколаївського заводу «Дормаш». Закінчивши збірку і наладку машини на майданчику управління механізації будівництва, її перекидали на будівельний об'єкт, де вона годинами простоювала в очікуванні ЗІЛа з асфальтом. Про яку автоматиці і контролі якості можна було говорити? У нас був асфальтоукладальник, і цим було все сказано ...
А зараз? Будь ласка - фірми Америки, Німеччини, Швеції, Італії, Японії ... На будь-який смак і для будь-яких умов виробництва. Тільки вмій правильно вибрати і використовувати з максимальним ефектом. А ось це не завжди виходить.
Технологія будівництва автомобільних доріг передбачає використання високопродуктивних механізованих ланок дорожніх машин. Для влаштування верхніх шарів асфальтобетонних покриттів застосовується комплект, що складається з асфальтоукладача і ланки дорожніх ковзанок. Багато в чому саме від цього комплекту машин залежать якість і термін служби дорожнього покриття. Асфальтоукладальник - центральна фігура дорожньо-будівельного комплекту. Він забезпечує укладання, профілювання і попереднє ущільнення шару асфальтобетонної суміші, а дорожні катки - остаточне ущільнення покриття.
Конструктивно-технологічна схема цієї машини з'явилася давно, більше 70-ти років тому, і збереглася до нашого часу без змін. Вона складається з штовхає ролика (1), скребкового живильника (2), шиберной заслінки (3), двох реверсивних шнеків (4), мішалки (5), трамбуючими бруса (6), вигладжувальною плити (7), гідроциліндра (8).
Штовхає ролик (1) служить для упору автосамоскиду і безперервного контакту його з асфальтоукладачем в процесі руху останнього. Скребковий живильник (2), що представляє собою дно приймального бункера, подає асфальтобетонну суміш до шнек (4), обсяг подачі матеріалу до шнеку регулюється шибером (3). Два реверсивних шнека (4) розподіляють суміш поперек дороги на необхідну ширину. Мішалка (5) призначена для руйнування злиплих грудок суміші, які можуть утворитися в результаті застосування вологого мінерального порошку або з інших причин. Трамбують брус (6) - це вузька балка, яка рухається в напрямних і приводиться в рух кривошипно-шатунним механізмом або іншим приводом. Вигладжують плита (7) служить для додання асфальтобетонному покриттю заданого профілю відповідно до проекту будівництва. Інше завдання вигладжувальною плити - регулювати і підтримувати задану товщину покриття на дорозі по всій ширині.
Для легких асфальтоукладальників деякі елементи з технологічної схеми видаляють. Для потужних машин передбачені зміни ширини укладається смуги шляхом зміни довжини гвинтових конвеєрів, трамбуючими бруса і вигладжувальною плити.
Асфальтоукладальник повинен мати високий ступінь надійності, зручністю в експлуатації і ремонтопридатністю. З плином часу висуваються все нові вимоги до цієї техніки, що веде до її ускладнення.
Останні покоління цих машин, що випускаються фірмами Demag, Ingersoll-Rand, Joseph Vogele, Dynapac, Roadtec і ін. Мають істотні відмінності від раніше випускалися в дизайні, конструкторських рішеннях, автоматизації частини технологічних операцій, що виконуються асфальтоукладачем. Бункер виконується з керованими бортами для поліпшення розвантаження бункера і зручності транспортування. Новий дизайн елементів корпусу, великий капот і відкидні бічні панелі забезпечують легкий доступ до будь-яких вузлів в моменти технічного обслуговування машини. Гусеничний хід футерован гумовими траками. Вигладжують плита з трамбують брусом і вібратором надзвичайно універсальна, з можливістю автоматичної зміни ширини шару, що укладається суміші. Велика увага приділяється системі обігріву вигладжувальною плити. Споживач може замовити собі ту чи іншу систему обігріву (або електрообігрів, або за допомогою газових пальників і т. П.). Трамбують брус і система додаткової вібрації можуть включатися як одночасно, так і окремо. У конструкціях різних фірм трамбують брус може переміщатися вертикально в одній або двох площинах, а також під кутом до напрямку руху машини, забезпечуючи тим самим досягнення найвищого ступеня ущільнення шару покриття.
Ці конструкції можуть здійснювати укладання шириною до 16 м, вони також оснащуються новими високотехнологічними електронними системами типу PLC (програмований логічний управління), наприклад фірми Dynapac і ін. Дана система керує всіма робочими функціями асфальтоукладальників. Вона заснована на мікропроцесорах, які підключені до системи типу CAN-BUS (мережа контрольованих зон). Відразу після запуску двигуна асфальтоукладача відбувається автоматичне сканування і перевірка працездатності всіх його систем. При виникненні несправностей оператор може чітко бачити на дисплеї місце виникнення проблеми, не витрачаючи час на її пошук.
Мікропроцесори ведуть постійне управління всіма функціями, гарантуючи високу надійність і точність процесу укладання покриття. Символи пульта оператора прості в розумінні і дозволяють йому програмувати швидкість пересування стрічок транспортера і обертання шнека в залежності від характеристик суміші та інших параметрів.
Призначення цієї машини - прийом асфальтобетонної суміші з транспортних засобів, розподіл її по дорожньому основи і попереднє ущільнення укладеного шару суміші.
При цьому розподіл суміші по ширині дороги має строго відповідати існуючим нормам і вимогам як за зовнішнім станом, так і по товщині заданого шару, поздовжнім і поперечним ухилами і рівності дорожнього покриття. Така багатопланова задача не може бути вирішена якісно одним і навіть двома операторами. Без автоматичної системи управління (АСУ) цими технологічними операціями, особливо підтримки заданого поперечного ухилу і рівності поздовжнього профілю покриття дороги, не випускається жодна сучасна конструкція машини.
Перші АСУ на асфальтоукладальник працювали за принципом механічного контактного копіювання за раніше встановленим копиру або влаштованому основи. За збереженням заданого вертикального положення лінії поздовжнього профілю дорожнього покриття стежив щуповой датчик автоматизованої системи, який переміщався по раніше влаштованому основи. Оскільки поздовжній профіль підстави дороги не завжди відповідав вимогам рівності, то в подальшому з'явилися копірні струни або лижі, як додаткове обладнання, що забезпечує спільно з щупів датчиком АСУ підвищення якості виконання робіт по поздовжній рівності покриття. Струни і лижі вимагали додаткових витрат часу на їх установку.
Необхідність вдосконалення АСУ на асфальтоукладальник та інших дорожніх машинах викликано зростанням вимог замовників до якості об'єктів. Такі підвищені вимоги до рівності дорожніх покриттів можуть бути забезпечені тільки високоінтелектуальними технологіями, якість робіт яких вже не залежить від точності установки копірних елементів АСУ. Останні досягнення в цій галузі належать закордонним фірмам, таким як IR-ABG, Moba. Остання спеціалізується на випуску новітнього обладнання АСУ до асфальтоукладальник і іншим будівельним машинам.
Бескопірние системи, що працюють на принципі сканування поверхні лазерним променем (IR-ABG) або ультразвуком (Moba, Vogele), знаходять все більше застосування в практиці дорожнього будівництва. Системи АСУ, розроблені фірмою Moba, встановлюються на моделі асфальтоукладальників різних виробників в різних країнах. Деякі компанії розробляють свої власні системи. Так Vogele розробила свою ультразвукову АСУ, Niveltronic, а американська Terex комплектує свої укладальники системою Topcon Paver Sistem. При цьому безконтактні лижі забезпечуються пакетами ультразвукових датчиків, що значно підвищує рівність одержуваного покриття. Переваги цих систем полягають не тільки в підвищенні рівності, а й в простоті їх монтажу. Тут лижа з датчиками сканування розташовується безпосередньо на асфальтоукладнику, переміщається разом з ним і не вимагає перестановки обладнання в процесі роботи, як це відбувається з традиційними копірних пристроями.
У всіх перерахованих вище АСУ, а також які працюють на різних інших принципах дії, виконавчим механізмом служать гідроциліндри, керуючі точкою кріплення тягової балки (хитається важеля) до рами асфальтоукладача. Іншим кінцем тягова балка спирається на вигладжують плиту, яка ковзає по укладають шару суміші та встановлюється під певним кутом нахилу до горизонтальної площини (так званий кут атаки). Для зміни товщини покриття в поздовжньому напрямку змінюють кут нахилу вигладжувальною плити у вертикальній площині.
Вигладжують плита в поздовжньому напрямку дороги як би пливе по поверхні асфальтового шару. Можна розглянути рівновагу тягової балки з вигладжувальною плитою. Вона кріпиться до рами гусеничного ходу асфальтоукладача не твердо, а за допомогою рухомого шарніра. Тоді менше копіюються нерівності дорожньої основи. Компенсація нерівностей заснована на принципі плаваючого важеля.
Розглядаючи рівновагу плаваючого важеля, можна отримати залежність, яка встановлює зв'язок між сумарною реакцією шару асфальтобетонної суміші, що діє на вигладжують плиту - N, і силою тяжіння тягової балки, силою тертя плити про шар асфальтобетону та кутами її установки.
N = Q • L1 • Cos с / L2 • Cos (з + б + в), де Q - сила тяжіння тягової балки; L1 і L2 - плечі відповідно від точки кріплення плаваючого важеля до рами асфальтоукладача до центра ваги тягової балки і до точки прикладання сумарної реакції шару суміші на вигладжують плиту; з - кут тертя плити об поверхню асфальтобетонного шару; б - кут установки плити в горизонтальній площині, або кут атаки; в - кут, утворений горизонтальною лінією і лінією, що з'єднує точку кріплення плаваючою балки з точкою докладання сумарною реакції N матеріалу шару на вигладжують плиту.
Якщо точку кріплення хитається важеля до рами асфальтоукладача розмістити якомога нижче, так, щоб кут в0, тоді реакцію N можна регулювати тільки установкою кута атаки - б, так як з = const.
Якщо розглянути рівновагу самої вигладжувальною плити з урахуванням вищесказаного, можна отримати залежність товщини шару, що укладається асфальтобетонної суміші h2 від кута атаки б за умови, що б<<с и в<<с. Тогда имеем h2=с•b•Sin б, где с — некоторая функция, зависящая от свойств материала укладываемого слоя и силы тяжести качающегося рычага, а b — ширина выглаживающей плиты. Это позволяет при ранее установленных параметрах и заданной скорости движения асфальтоукладчика автоматически поддерживать постоянную величину (толщину) укладываемого слоя независимо от местных неровностей основания дороги.
Слід зазначити, що h2 визначається властивостями суміші, ступенем ущільнення, яка в свою чергу залежить від ступеня ущільнення її трамбують брусом. При цьому істотний вплив чинить тиск шару, що виникає під передньою кромкою плити. Ступінь ущільнення шару залежить від частоти і числа ударів по шару. Якщо швидкість руху асфальтоукладача змінилася, то треба регулювати кут атаки б щоб уникнути зміни товщини шару h2.
Все сказане говорить про складність виконання заданих параметрів пристрою асфальтобетонного покриття. Сьогодні без застосування високих технологій (систем АСУ) неможливо отримати якісне дорожнє покриття.