Дорожные машины

Дорожные машины

ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ, машины, применяемые в дорожном строительстве с целью ускорения и удешевления производственных процессов. Дорожные машины могут быть классифицированы следующим образом: I группа - дорожные машины для постройки и содержания грунтовых дорог; II группа - дорожные машины для постройки шоссейных дорог; III группа - дорожные машины для постройки усовершенствованных дорог.

I. Дорожные машины для постройки и содержания грунтовых дорог

По характеру выполняемых ими работ разделяют на: А) машины для разрыхления и перемешивания грунта, Б) машины для профилирования дорожного полотна и В) машины для выглаживания дорожного полотна.

А) Разрыхляющие и перемешивающие дорожные снаряды.

а) Дорожные плуги отличаются от сельскохозяйственных плугов тем, что их лемех имеет умеренный изгиб, благодаря чему он более разрыхляет, чем переворачивает грунт (фиг. 1). Дорожные плуги весят от 55 до 145 кг. Глубина вспашки колеблется от 25 до 30 см.

Дорожный плуг

Для своего передвижения они требуют или конной тяги (до 4 лошадей) или тракторной (колесный трактор в 20 л. с.).

б) Дорожный рутер состоит из мощного чугунного остова, зуба из особо крепкой стали, выступающего из станины примерно на 15 см, двух ручек для управления и ползунка, регулирующего глубину захвата грунта зубом (фиг. 2). Рутер применяется для разрыхления каменистых, гравелистых и крепких грунтов. Вес рутера 150—200 кг. При работе рутером требуется колесный трактор в 20 л. с.; в особо тяжелых условиях применяют гусеничный трактор в 25—30 л. с.

Дорожный рутер

в) Дорожные разрыхлители состоят из чугунной или стальной станины, в которую вставляются отдельные зубья из особо крепкой стали, числом 6—7. Зубья имеют квадратное или прямоугольное сечение 38 х 38 мм или 75 х 32 мм. Длина зубьев 712—914 мм. Расстояние между зубьями 20—25 см. Общая ширина разрыхления составляет 100—150 см. Глубина взрыхления 25—30 см. Общий вес разрыхлителя с зубьями 200—400 кг. Разрыхлители применяются для предварительного взрыхления гравелистых и каменистых грунтов. Обычно разрыхлители помещаются на раме дорожного грейдера, причем в одних конструкциях они помещаются впереди ножа грейдера и управляются самостоятельной червячной передачей, в других они устанавливаются взамен ножа грейдера и управляются передачей, связанной с управлением ножа грейдера. Зубья делают двусторонними с тем, чтобы после износа одного зубца можно было повернуть другим концом. Один зуб изнашивается после разрыхления 1,2—1,5 км гравелистой дороги. При разрыхлении требуется тракторная гусеничная тяга, мощностью 30—40 л. с.

г) Дорожные рипперы состоят из пяти или семи отдельных резцов-зубьев, укрепленных болтами на изогнутых стальных ребрах; последние прикреплены к двухколесной железной раме (фиг. 3). Этот снаряд применяется для очищения дорожной полосы от корней кустарника и мелкого леса. Резцы-зубья изготовляют из специальной стали, размером 38 х 63 х 100 мм. Расстояние между зубьями 30 см. Общая ширина захвата 1,5—1,8 м. Вес снаряда 720—1050 кг. Для работы требуется тракторная тяга мощностью 35—40 л. с.

Дорожный риппер

д) Для измельчения и перемешивания грунтов дорожного полотна применяются разного рода сельскохозяйственные бороны, как то: дисковые, пружинные, игольчатые, звездчатые; однако, для получения лучших результатов существуют специальные дорожные дисковые бороны. Эти бороны состоят из металлической рамы на колесах, в которой укреплены насаженные под различными углами отдельные дисковые бороны, состоящие каждая из 12 дисков, диаметром 50 см. Общая ширина разрыхления - 1,15 м. Вес таких борон 1600—3200 кг, и для их работы требуется тракторная гусеничная тяга мощностью 25—30 л. с.

Б) Машины для профилирования дорожного полотна служат для выемки грунта по бокам дороги на площади треугольных или трапецеидальных канав и перемещения вынутой земли к оси дороги с приданием ей соответствующего выпуклого профиля.

а) Дорожные струги-грейдеры имеются трех типов: 1) струги легкого типа, с ножом длиной 1,5—2,0 м, приспособленные для конной и тракторной тяги и применяемые при легких условиях работы на дорогах небольшой ширины (6,5—7,5 м) и легких грунтах (супеси); 2) струги среднего типа, с ножом длиной 2,13—2,74 м, требующие тракторной тяги и предназначенные для средних условий работы, при ширине дороги 8,5 м и суглинистом грунте; наконец, 3) струги тяжелого типа, с ножом длиной 3,05—4,27 м, требующие сильной тракторной тяги и предназначенные для тяжелых условий и большого количества земляных работ. На фиг. 4 изображен струг среднего типа (нож = 2,13 м); струги этого типа, строятся в СССР на Онежском заводе. Основной частью струга является его нож, который принимает на себя все усилия при вырезке и перемещении грунта и размер которого влияет на производительность снаряда.

Струг среднего типа

Размер потребной силы тяги для стругов различной мощности м. б. подсчитан по формуле:

Размер потребной силы тяги для стругов различной мощности

где Dorojn mashyny 6 - сопротивление срезаемого пласта грунта; Dorojn mashyny 7 - сопротивление от передвижения срезаемого грунта по ножу струга; Dorojn mashyny 8 - сопротивление от передвижения срезаемого грунта по грунту и Dorojn mashyny 9 - сопротивление от передвижения самого грейдера. В этих формулах означают: К - коэффициент сопротивления почвы (сопротивление на единицу площади), который можно принять равным: 2000 кг/м2 для легких грунтов, 3000 кг/м2 для средних грунтов, 4500 кг/м2 для тяжелых грунтов; S - площадь опущенной в грунт части ножа, производящей срезку грунта; максимальное ее значение возможно при погружении на глубину (фиг. 5) h = 12—20 см и на 2/3 длины L ножа; угол наклона α ножа зависит от уклона откоса треугольного лотка 1:3 или 1:5, т. е. tg α1 = 0,33 или 0,20, а угол α1 = 18 или 11°; угол α = α1/3, предполагая, что при рытье лотка ножом надо пройти по лотку три раза; cos 45° введен, имея в виду, что при срезке грунта нож струга обычно устанавливается под углом около 45° к направлению оси дороги; V0 - объем срезаемой земли; γ - вес 1 м3 срезаемой земли; f - коэффициент трения земли по железу, равный 0,4 для легких грунтов, 0,5 для средних и 0,6 для тяжелых; V'0 - объем срезанной земли на верхней трети ножа; γ' - вес 1 м3 срезанной земли; f1 - коэффициент трения грунта по грунту, равный 0,3 - для глинистых грунтов, 0,6 - для песчаных грунтов; Q - вес грейдера; f2 - коэффициент сопротивления движению повозки по поверхности земли, равный 0,15.

Dorojn mashyny 10

Производительность стругов по профилированию дорожного полотна с треугольными боковыми лотками характеризуется диаграммой, изображенной на фиг. 6.

Производительность стругов по профилированию дорожного полотна с треугольными боковыми лотками

Ко всем типам стругов м. б. приспособлены, кроме вышеуказанных разрыхлителей, еще откосники и удлинители. Откосник (фиг. 7) дает возможность производить стругами рытье не только треугольных лотков, но и трапецеидальных канав.

Откосник

Однако при этом производительность грейдеров понижается почти вдвое. Удлинитель служит для увеличения длины ножа струга в тех случаях, когда он выполняет легкую работу по перемещению грунта и когда можно повысить его производительность. Длина удлинителя 0,75—0,9 м.

Обычно стругом приходится работать на поперечном уклоне дорожного полотна, в силу чего то боковое усилие, которое появляется от давления земли на нож струга, стремится сдвинуть его вбок, что делает работу крайне неустойчивой. Во избежание этого в стругах новейших типов колеса устраивают таким образом, что они могут принимать любое наклонное положение. Означенная конструкция противодействует боковому сдвигу грейдера и создает нормальные условия работы, как видно из фиг. 8.

Конструкция грейдера противодействует боковому сдвигу

б) Автоструги. В целях удешевления и ускорения работ, главным образом по содержанию уже построенных дорог, в американской дорожной практике получили значительное распространение автоструги, в которых управление, как трактором, так и ножом грейдера сосредоточено в руках одного человека. Автоструги разделяются на автоструги легкого типа, с ножом длиной 2,44 м и двигателем мощностью 20 л. с., и автоструги тяжелого типа, с ножом длиной 3,05—3,66 м и двигателем мощностью 30 л. с. Вес легких автостругов равен 3000 кг, из которых на раму грейдера с ножом приходится 1000 кг и на гусеничный трактор 2000 кг. Вес тяжелых грейдеров достигает 4500—5000 кг, причем вес рамы грейдера с ножом составляет 2500—2800 кг. Автоструги изготовляются на колесном и на гусеничном ходу (фиг. 9).

Автоструги изготовляются на колесном и на гусеничном ходу

Автоструги на колесном ходу обладают большей скоростью, однако, для продуктивности работы требуется достаточно плотное и крепкое дорожное полотно, а потому они применимы гл. обр. при содержании уже построенных дорог. Автоструги на гусеничном ходу, благодаря незначительному давлению на грунт (0,66 кг/см2), могут легко проходить по рыхлому грунту и работать по профилированию дорожного полотна. Рабочая скорость автостругов на гусенице при профилировании дорожного полотна 1,75—1,85 км/ч, при содержании дорожного полотна 2,25 км/ч; рабочая скорость автостругов на колесном ходу при содержании дорог 4—6 км/ч. Производительность гусеничного автоструга при профилировании дорожного полотна 0,25 км в рабочий день.

в) Для рытья треугольных боковых лотков, водоотводных канав и для прочистки существующих треугольных лотков применяются дорожные канавокопатели. Дорожные канавокопатели (фиг. 10) бывают деревянные и металлические.

Дорожный канавокопатель

Металлические канавокопатели весят 200 кг, они состоят из опорного ножа, 2893 мм длиной и 253 мм шириной, отвальной грани 2130 х 365 мм и распорки между ними. Впереди канавокопателя помещается режущий стальной диск диаметром 255 мм. Отвальная доска м. б. поставлена относительно опорной доски под любым углом, в пределах от 15 до 60°. При прокопке канав глубиной до 0,4 м требуется 4—5 проходов канавокопателя. Рабочая скорость движения канавокопателя с колесным или гусеничным трактором около 1,5 км/ч. Прокопка треугольных боковых лотков на протяжении 1 км по обеим сторонам дороги требует 10 часов работы. Для наибольшей продуктивности канавокопатель должен прикрепляться к трактору при помощи цепи длиной не менее 10—15 м. Канавокопатели строятся и на заводах СССР.

В) Выглаживающие дорожные машины, а) Дорожные утюги бывают деревянные и металлические, причем последние приспособлены или для конной или для тракторной тяги. Утюги для конной тяги имеют ребра 2,00 м длиной, 150 мм высотой и 6 мм толщиной. Для тяги требуется пара сильных крестьянских лошадей. Утюги для тракторной тяги имеют ребра 2,5 м длиной, 200 мм высотой и 8 мм толщиной; для тяги требуется колесный трактор в 20 л. с. Металлические утюги делают с прямыми и вогнутыми передними ребрами (фиг. 11).

Дорожный металлический утюг

Вогнутые ребра имеют то преимущество, что земля вдоль них легче убирается в сторону и ход утюга получается более устойчивым благодаря вертикальной составляющей давления земли. Металлические утюги снабжаются одной или двумя рукоятками, при помощи которых ребрам утюга можно придавать любое наклонное положение в зависимости от требуемой работы - срезания или выглаживания грунта. Дорожные утюги применяются как для выглаживания свежепостроенного дорожного полотна, так и для содержания в исправности ранее построенных дорог.  Производительность металлического утюга при выглаживании новой дороги 2000 м2/ч, при выглаживании старой дороги 4000 м2/ч. Производительность металлических утюгов по сравнению с деревянными выше примерно в 1,5—2,0 раза. Дорожные утюги изготовляются на заводах СССР.

б) Дорожный пленер, весом в 320 кг, предназначается для разглаживания неровностей и глубоких колей на дорогах с крепким грунтом: гравелистых, жирно-глинистых и пр. (фиг. 12).

Дорожный пленер

Передний вогнутый нож 1 имеет высоту 0,265 м и длину 2,45 м и служит для срезания грунта. Заднее ребро 2 - из уголка 150 х 100 х 10 мм - служит для разглаживания полотна. При помощи штурвала 3, карданного вала 5 с шарнирами Гука 4, 6 и зубчатых передач 7, 8, 9 переднему ножу пленера можно придавать различные углы наклона, изменяющиеся в зависимости от требуемой работы. Дорожный пленер приспособлен для работы с трактором в 20 л. с., причем, по американским данным, управление плейером должно осуществляться мотористом трактора. В наших условиях, при выглаживании гравийных участков с колеями до 10 см, скорость работы трактора Фордзон с пленером составляла около 4 км/ч, а стоимость выглаживания 1 км за 1 раз - 1 р. 25 к. Дорожные пленеры изготовляются и на заводах СССР.

в) В последнее время в американской дорожной практике получили значительное распространение дорожные ментенеры. Дорожный ментенер состоит из ряда ножей, расположенных под углом друг к другу и укрепленных на одной общей раме, на колесах или без них, прикрепляемой к трактору мощностью 20—30 л. с. Ментенеры преимущественно применяются для выглаживания гравийных дорог, причем при выглаживании грунт, скользя по целому ряду ножей и совершая продолжительный путь, лучше заполняет все малейшие неровности на дорожном полотне.

II. Дорожные машины для постройки шоссейных дорог

К ним относятся камнедробилки и катки.

Для предварительного уплотнения как шоссейных, так и гравийных и грунтовых дорог применяются дорожные катки различной конструкции и веса. Дорожные катки по применяемой тяге разделяются на конные и механические, причем последние, в свою очередь, разделяются на паровые и моторные.

а) Конные катки обычно состоят из полого чугунного барабана, по бокам которого располагаются железные ящики для дополнительной нагрузки. Вес конных катков без нагрузки 3—4 т, с дополнительной нагрузкой 6—6,5 т. Диаметр барабана 1,15—1,40 м; ширина барабана 1,15—1,30 м; наибольшее давление 50—60 кг на п. см. ширины барабана. Для передвижения требуется 6—8 лошадей при скорости 15—20 км в день. Чугунные барабаны катка выдерживают без смены работу по укатке до 4000 м3 щебня.

б) Паровые катки, весом от 8 до 20 т, бывают трехколесного и двухколесного типа. В трехколесном типе задние барабаны являются ведущими, а передние - направляющими. На задние колеса передается большая часть веса; обыкновенно наибольшее давление на задние барабаны равняется 80—95 кг, а на передние – 30—40 кг на п. см. ширины барабана катка. Рабочая скорость движения катка 2—3 км/ч. Паровой каток обычно состоит из вертикального или горизонтального огнетрубного парового котла и одноцилиндровой или двухцилиндровой паровой машины. Паровой каток за 8-часовой рабочий день расходует 400—580 кг угля или 250 кг нефти.

Моторные катки (фиг. 13) обычно снабжены двигателями, работающими на керосине и бензине. Двигатели применяются 2- и 4-цилиндровые. Вес моторных катков от 5 до 15 т, причем барабаны моторных катков иногда делают полыми, что дает возможность наполнять их водой для повышения веса.

Моторный каток

Расход горючего - 65 кг керосина и 1,6 кг бензина в рабочий день. Для укатки асфальтобетонных дорог применяют катки с одинаковым передним и задним барабанами, так называемого типа тендем. Эти катки точно также делаются паровыми и моторными, причем главными их достоинствами являются равномерность укатки и быстрое изменение ее направления.

III. Дорожные машины для постройки усовершенствованных дорог

Эти машины, получившие значительное распространение в заграничной практике в связи с развитием постройки т. н. «черных» (битуминозных) и бетонных дорог, следующие: А) гудронаторы, Б) тармакадамные машины, В) машины для постройки бетонных дорог и Г) асфальтобетонные машины.

А) Гудронаторы применяют для разбрызгивания по дорожной поверхности подогретых и холодных битуминозных материалов. Гудронаторы бывают различных систем и емкости, начиная от легких ручных аппаратов, емкостью 150—750 л и кончая механическими гудронаторами значительной мощности, а) Ручной гудронатор изображен на фиг. 14,

Ручной гудронатор

где: 1 - термометр измерения температуры находящегося в котле битуминозного материала; 2 - бак для помещения битуминозного материала; 3 - отверстие в баке с фильтром для накачивания битуминозного материала; 4 - поплавок для указания уровня битуминозного материала в баке; 5 - предохранительный клапан; 6 - манометр; 7 - насос для перекачки материала; 8 - насос для накачивания воздуха; 9 - всасывающая труба для накачивающего насоса; 10 - резервуар для сжатого воздуха; 11 - выпускной кран; 12 - выпускная труба; 13 - сопло и шланг для разбрызгивания материала; 14 - топка; 15 - мешалка; 16 - ручки для передвижения гудронатора. Гудронаторы работают под давлением, получаемым от ручного насоса в 2—4 atm. Дневная производительность ручного гудронатора емкостью в 350 л равна 3000 м2 поверхностного гудронирования шоссейной одежды при расходе материала в 1,5—2 кг/м2.

б) Механические гудронаторы устраиваются на автомобильном шасси и делаются емкостью в 2000—4000 л. Общая схема устройства таких гудронаторов представлена на фиг. 15.

Механический гудронатор

Металлический котел 1 помещается на автомобильном шасси 2; по обеим сторонам котла расположены: резервуар для сжатого воздуха 3 и бак для нефти 4. Котел при помощи трубок соединяется с разбрызгивающей трубой 5 с соплами 6, через которые происходит разбрызгивание материал под давлением в 4—6 atm. На шасси находится особый двигатель с компрессором 7, соединенным трубами 8 и 9 с котлом и резервуаром для сжатого воздуха. Резервуар сжатого воздуха имеет манометр 10 и трубу 11, которая соединяет его с котлом. Резервуар сжатого воздуха соединяется трубой также с резервуаром для нефти. Труба 12 служит для продувания распределительной трубы и сопел. Подогревание смеси производится при помощи форсунки 13, к которой подается сжатый воздух по трубе 14 и нефть - по трубе 15. Рычаг 16 служит для регулирования отверстий сопел; температура в котле измеряется термометром 17. Горячие газы из топки выходят по трубе 18. Производительность механических гудронаторов равна 18000—20000 м2 поверхностного гудронирования в день при расходе до 2 кг на м2 шоссейной поверхности.

Б) Тармакадамные установки приготовляют т. н. «черный» щебень, т. е. щебень, смешанный с битуминозным материалом. В тармакадамную установку входят следующие части (фиг. 16):

Тармакадамная установка

элеватор А, служащий для подъема щебня; совок В - для сбрасывания щебня; сушильный барабан С, в котором при вращении щебень нагревается до 150° при помощи топки D; помещение для битуминозного материала Е с краном F, в котором битуминозный материал также предварительно нагревается, и вращающийся барабан G с лопастями на внутренней поверхности, производящими медленное перемешивание щебня с битумом и подачу его к выходному отверстию. Тармакадамные машины устраивают различной производительности, с проработкой от 4 до 12 т черного щебня.

В) Для постройки бетонных дорог употребляются особые дорожные бетономешалки на колесном или гусеничном ходу, при производстве работ последовательно продвигающиеся вперед. Главные части бетономешалки (фиг. 17) следующие:

Бетономешалка

совок А, в который подается сухой материал (щебень, песок и цемент); при помощи двигателя В он может быть поднят, причем все содержимое его опрокидывается в барабан С, который внутри имеет лопасти для лучшего приготовления бетона. В барабан бетономешалки из резервуара D поступает в нужном количестве вода. После перемешивания бетона содержимое барабана выбрасывается в бадью Е, которая может двигаться по стреле F, способной передвигаться вбок, вверх и вниз. Бадья имеет откидное дно, при помощи которого бетонная масса м. б. выброшена в любом месте дороги. Отдельные операции работы бетономешалки требуют: поднятие совка и его выгрузка - 10 сек., перемешивание - 60 сек., выгрузка - 5 сек.; всего - 75 сек. За 1 час можно сделать до 48 наполнений барабана. Бетономешалки делаются разной мощности с единовременным выходом 0,76, 0,57 и 0,38 м3 бетонной массы. Т. о., производительность этих бетономешалок соответственно составляет за 8-часовой рабочий день 240, 185 и 120 м3, что равняется ежедневной постройке 435, 335 и 218 п. м. бетонной дороги при толщине плиты в 0,10 м и ширине 5,5 м. Для продуктивной работы бетономешалки за ней должна следовать машина, выглаживающая выброшенную бетонную массу, так называемый финишер. Эта машина передвигается по особым рельсам, уложенным по бокам дороги. Она имеет вид металлического моста, снабжена мотором в 8 л. с. и может двигаться со скоростью 2—3,3 м/мин. Она имеет приспособления для срезки (ребром балки), уплотнения (ударами балки) и приглаживания бетона (шиной и резиновой лентой). Отдельные элементы машины м. б. пущены в ход последовательно: сперва может идти срезание и трамбование бетона, а затем трамбование и приглаживание. Трамбующая часть делает в минуту до 250 ударов; приглаживающая лента делает 40—45 двойных движений (туда и обратно) поперек дороги в минуту.

Г) Асфальтобетонные установки см. Асфальтовый бетон.

 

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 7 - 1929 г.