Розрахунок котка-асфальтоукладника

Вступ

Велике будівництво, що здійснюється в нашій країні, викликає необхідність створювати за короткий термін дуже відповідальні земляні споруди великого об'єму. Тому питання ущільнення ґрунтів набувають виключно важливого значення.

Ріст інтенсивності та швидкості руху автомобілів висуває до дорожнього будівництва високі вимоги. Зокрема, великого значення набуває рівність поверхонь дорожніх покриттів. В даний час дорожнє будівництво розвивається в напрямку збільшення міцності та довговічності доріг, що обумовлює застосування для влаштування дорожніх одягів дорогих матеріалів та ускладнює технологію. Проте вкладені кошти і витрачені зусилля виявляється марними, якщо земельне полотно недостатньо стійке. В цих випадках швидко втрачається також і надана в процесі будівництва рівність дорожнього покриття. Тому в умовах сучасного будівництва влаштуванню міцного та стійкого земельного полотна, що є фундаментом споруди, приділяється особливо велика увага.

Ущільнення відноситься до числа найбільш дешевих способів підвищення та стійкості і тому широко застосовується при всіх видах дорожнього будівництва. Для ущільнення ґрунтів нашою промисловістю випускається різне обладнання і машини. Номенклатура цих машин безперервно поширюється. Ростуть також і їх потужності. При цих умовах дуже важливим є питання підвищення продуктивності та якості роботи, що можливе лише при правильному виборі загальних конструктивних схем машин та їх параметрів. Такий вибір повинен здійснюватись у повній відповідності з фізико-механічними властивостями ущільнювальних ґрунтів.

1.Загальна частина

1.1 Техніко-економічне обґрунтування теми

Висока якість ущільнення основи і покриття дороги є однією з актуальних задач дорожнього будівництва, тому що від результатів процесу ущільнення залежать довговічність і вантажопідйомність дороги. Практика експлуатації доріг показує, що в основному руйнування доріг під дією великих навантажень і зростаючої інтенсивності руху відбувається внаслідок недостатнього і нерівномірного ущільнення основи чи покриття дороги. Звідси випливають наступні основні вимоги до властивостей машин, що ущільнюють:

— машина повинна забезпечувати достатній ступінь ущільнення; ущільнення, створене машиною, повинне бути рівномірним. Крім того, при ущільненні покриття повинні бути цілком закриті пори на його поверхні, щоб запобігти проникнення води і пилу, тобто поверхня покриття повинна бути водонепроникною. Водонепроникність покриття, чи водостійкість асфальтобетону, залежить від того, наскільки рівномірно поверхня мінеральних часток покрита бітумом.

В процесі ущільнення каркасний матеріал не повинен дробитися, тому що при цьому порушується одна з основних вимог водостійкості і міцності.

Продуктивність котків визначається глибиною ущільнення, шириною смуги, що ущільнюється, швидкістю укочування та кількістю проходів, необхідних для досягнення потрібної щільності коефіцієнта матеріалу.

Техніко-економічні дослідження показують, що для одержання коефіцієнта ущільнення ґрунту, рівного 0,98—1,0, найбільш дешевим засобом ущільнення є котки на пневматичних шинах. Котками з гладкими вальцями такий ступінь ущільнений може бути отриманий тільки при значному збільшенні числа проходів.

З огляду на зростаючу вантажопідйомність автотранспортних засобів і необхідний у зв’язку з цим більш високий ступінь ущільнення, котки на пневматичних шинах є більш перспективними машинами. Крім того, котки на пневматичних шинах дозволяють вести ущільнення більш товстих шарів при більшій ширині смуги, яка ущільнюється, ніж котки з гладкими вальцями.

Експериментальні дані показують, що глибина ущільнення ґрунтів котками з гладкими вальцями і котками на пневматичних шинах істотно відрізняється. Якщо гладкі вальці забезпечують глибину ущільнення 200—250 мм, то для котків на пневматичних шинах ця величина досягає 350—500 мм. Навіть при збільшенні діаметра гладкого вальця котка до 2 м і значному збільшенні його ваги товщина шару, що ущільнюється, не може перевищити 300 мм. При використанні пневматичних шин розміром 27,00—32 чи 30,00—20 на котках відповідної ваги товщина шару, що ущільнюється, може бути доведена до 750−850 мм.

Ширина смуги, що ущільнюється, в існуючих конструкціях самохідних котків знаходиться в наступних межах: котки з гладкими вальцями — 1,0−1,8 м; котки на пневматичних шинах — 1,7−2,5 м.

Одним з важливих параметрів процесу ущільнення є фактор часу. При збільшенні часу дії котка на матеріал, що ущільнюється, поліпшуються умови утворення структури шару, що укочується, і досягається його найбільша міцність.

Необхідне число проходів котка визначається сумарним часом, протягом якого матеріал повинен знаходитися в напруженому стані для досягнення необхідного ступеня ущільнення. Відомо, що при одній і тій же швидкості руху вальця і шини матеріал знаходиться в напруженому стані більш тривалий час при роботі шини. Отже, за інших рівних умов, необхідне число проходів котка на пневматичних шинах менше, ніж для гладких вальців, що підтверджується вітчизняними і зарубіжними дослідниками (рис. 1).

Для одержання високої якості ущільнення необхідно дотримуватись основного правила виконання процесу ущільнення: поступово, від проходу до проходу, підвищувати тиск на матеріал, що ущільнюється. Тиск робочого органа повинен бути трохи нижчим чи дорівнювати межі міцності матеріалу на відповідній стадії ущільнення.

Рис. 1.1. Залежність коефіцієнта ущільнення ґрунту від числа проходів котка: 1 — на пневматичних шинах: 2 — з гладкими вальцями

Можливості котків з гладкими вальцями і на пневматичних шинах по зміні тиску на матеріал, що ущільнюється, в процесі укочування істотно відрізняються. Так, тиск на котках з гладкими вальцями змінюється з довантаженням котка і при укоченні практично не зменшується. Тиск котків на пневматичних шинах в процесі укочування регулюється зміною тиску повітря в шинах, що може бути легко і швидко виконане при наявності централізованої системи підкачування шин.

Рівномірність ущільнення забезпечується відповідною пристосованістю коліс до поверхні, що ущільнюється, при збереженні постійного навантаження і площі контакту з опорною поверхнею на даному етапі ущільнення. При наїзді твердого корпуса вальця на незначно підвищені чи попередньо ущільнені місця проміжні ділянки опиняються під меншим тиском, в результаті чого ущільнення відбувається нерівномірно. У більшості конструкцій котків на пневматичних шинах цей недолік усунуто шляхом застосування в ходовій частині спеціальних зрівняльних систем, що забезпечують пристосовуваність коліс до опорної поверхні і їх рівномірне навантаження.

Вітчизняними шляховиками ущільнення покриття здійснюється головним чином котками з гладкими вальцями статичної і вібраційної дії.

За результатами досліджень вітчизняних і закордонних фахівців котки з гладкими вальцями не забезпечують в даний час достатнього ступеня ущільнення. Це можна пояснити тим що котки з гладкими вальцями почали застосовуватися для ущільнення покриттів, призначених для порівняно легких автотранспортних засобів. У той же час такі котки забезпечували достатній ступінь ущільнення покриття. Зараз, коли стали широко застосовуватися автомобілі високої вантажопідйомності і значно зросла інтенсивність руху на дорогах щільність, забезпечувана гладкими вальцями, виявляється вже недостатньою.

Підвищити ефективність ущільнення ґрунту котками з гладкими вальцями можна, але при цьому неминуче руйнування структури ґрунту і, крім того, потрібно буде збільшити вагу і розміри котків, що створить певні труднощі при експлуатації котків.

Котки з гладкими вальцями не забезпечують не тільки достатнього ступеня ущільнення, але й інших вимог до покриття: рівномірності ущільнення, водонепроникності; у ряді випадків спостерігається руйнування структури ґрунту. Ці негативні властивості котків із гладкими вальцями підтверджуються нашими і закордонними дослідниками. Велика робота по виявленню властивостей ущільнюючих котків з гладкими вальцями та на пневматичних шинах була проведена в союздорнді та його Ленінградській філії, а також в МАДІ, вндібудшляхмаші.

У штаті Огайо (США) були проведені порівняльні іспити важкого самохідного котка на пневматичних шинах і самохідній котку на металевих вальцях при ущільненні ґрунтових покрить. Результати показали, що ущільнення самохідним котком на пневматичних шинах набагато ефективніше. Після проходів котка ушкоджень поверхні покриття не спостерігалося. За рахунок еластичності пневматичних шин виключався зсув ґрунту в напрямку руху котка. Щільність ґрунту по краях смуг, що укочуються, не відрізнялася від щільності іншої частини покриття.

У ФРН в минулому здійснені порівняльні іспити самохідних котків на пневматичних шинах, віброі статичних котків із гладкими вальцями по економічності та ефективності їхнього застосування для ущільнення ґрунту. Іспити проводилися в однакових умовах. Результати іспитів показали істотні переваги котків на пневматичних шинах перед котками з гладкими вальцями:

1) котками на пневматичних шинах досягається максимальне і найбільш однорідне ущільнення. Поверхня покриття рівна, характеризується замкнутою однорідною структурою. Після ущільнення віброкотком на поверхні покриття залишається безліч хвиль, хоча і не так чітко виражених, як при ущільненні статичним трьохвальцевим котком;

2) покриття, ущільнене котками на пневматичних шинах, мало мінімальну водопроникність. В середньому через покриття фільтрувалося близько 10,5 см³ води за годину. У двох точках виміру після 1 год іспитів вода не фільтрувалася. Таким чином, ділянку, ущільнену котком на пневматичних шинах, можна вважати водонепроникною. На ділянці роботи віброкотка водопроникність в середньому складала 66 см³/год, а на ділянці іспитів статичного котка — 644 см³/год;

3) продуктивність котка на пневматичних шинах у кілька разів вище, ніж віброкотка, і в 2 рази вище продуктивності статичного котка.

Причини отримання водонепроникного покриття при його ущільненні котками на пневматичних шинах у даний час ще не виявлені. Приблизно це явище може бути пояснено характером розподілу нормальних і дотичних сил по площі контакту пружного тіла (шини) з пружнов’язкопластичним матеріалом, яким є грунт. Ймовірно, напрямок і характер зміни дотичних сил сприяють більш компактному розподілу складових ґрунту.

Ефективність застосування самохідних котків на пневматичних шинах при ущільненні ґрунтів відображена в результатах польових досвідів проведених у вндібудшляхмаші та МАДІ в 1963;1966 р.

На рис. 1 показана залежність коефіцієнта ущільнення грунту від числа проходів котка на пневматичних шинах VR-920Р вагою 22 т (крива 1) і на металевих вальцях вагою 10 т (крива 2).

Отримані криві коефіцієнта ущільнення від числа проходів котка добре показують ефективність процесу ущільнення ґрунту самохідними котками на пневматичних шинах:

1) котком на пневматичних шинах досягається більший ступінь ущільнення, ніж гладкими вальцями;

2) можливе одержання коефіцієнта ущільнення більше одиниці;

3) для одержання коефіцієнта ущільнення, рівного одиниці, потрібно 8—10 проходів котка на пневматичних шинах.

Криві на рис. 1 підтверджують думку про недостатню ефективність котків з гладкими вальцями для ущільнення асфальтобетонних покриттів, як з погляду щільності, що досягається, так і по числу проходів.

Викладене дозволяє коротко сформулювати основні позитивні властивості самохідних комбінованих котків:

1) висока продуктивність і економічна ефективність за рахунок великої глибини і ширини ущільнення, а також порівняно малого числа проходів, необхідного для досягнення необхідної щільності;

2) висока якість виконуваних робіт, тобто досягнення ступеня ущільнення більше одиниці, одержання рівномірного ущільнення, що забезпечується властивостями шини й умовами її взаємодії з матеріалом, що ущільнюється, часом дії навантаження на матеріал, що ущільнюється, можливістю досить широкого регулювання тиску повітря в шинах, конструкцій ходової частини;

3) можливість працювати човниковим способом, висока транспортна швидкість, маневреність і універсальність.

1.2 Короткий історичний екскурс

Ущільнення — це найдешевший та найдійовіший спосіб підвищити несучу здатність ґрунтів. Відомий він з давніх-давен, його знали ще римляни. Так, римські дороги мали спеціальні прошарки з глини, що захищали дорожній одяг від шкідливої дії вологи. Ці прошарки ретельно ущільнювалися укочуванням та трамбуванням.

Ще за 2−3 тис. Років до нашої ери дороги ущільнювалися головним чином кінськими копитами та колесами возів. Спеціальні засоби для ущільнення були примітивні й звичайно являли собою дерев’яні, або кам’яні причіпні котки з ручною тягою масою до 5 т, у другій половині XIX ст. Замінилися металевими котками з кінною тягою рис. 1.2.

Рис. 1.2 Металевий коток з кінною тягою

Наприкінці XIX ст. Почалося виробництво парових котків масою 10 т при потужності 15−25 к. С. На Коломенському заводі (рис. 1.3).

Рис. 1.3 Коток масою 10 т Коломенського заводу

Дослідження руху колісних візків були розпочаті в Російській Академії наук в 1801 р. М. І. Фуссом, потім продовжені чехом Герстнером в 1813—1831 рр. В 20х роках XX ст. Дослідження поновилися М. Н. Летошневим, М.І. Івановим, пізніше А.К. Біруля, В. Ф. Бабковим, Я. А. Калужським.

1.3 Процеси ущільнення дорожньо-будівельних матеріалів

Елементи дорожнього полотна будуються із крихких матеріалів — щебеню, піску і різних сумішей. При будівництві дороги вони потребують штучного ущільнення для отримання необхідної щільності. Експлуатаційні якості дорожнього одягу визначаються як вибором матеріалу так і технологією будівельного процесу, в якому операція ущільнення являється завершальною. Від якості ущільнення залежать такі основні характеристики дорожнього покриття, як рівність поверхні, несуча здатність, стійкість проти зношування під дією навантажень руху автомобільного транспорту і атмосферних явищ (зволоження, температурних перепадів).

Процес ущільнення матеріалів зводиться до прикладання тим чи іншим способом до поверхні конструктивного шару дороги навантаження, під дією якого проходить зближення мінеральних частинок, їх більш компактне розміщення і зменшення пор. Ступінь ущільнення прийнято розцінювати щільністю і пористістю. Ці показники штучно виготовлених бетонів інколи наближуються до показників природних скальних порід.

В робочих органах ущільнюючих машин використовуються слідуючі основні методи: укочування, трамбування, вібрації.

При укочуванні по поверхні ущільнюючого шару перекочується валець, під дією сили тяжіння якого шар матеріалу набуває остаточної деформації h (рис. 1. 4, а). Ця деформація по мірі підвищення щільності буде зменшуватись і при кінці укочування буде наближатися до нуля. Наступне підвищення щільності матеріалу може бути досягнуто тільки підвищенням навантаження на валець.

Трамбування здійснюється періодичним підняттям якоїсь маси m на висоту H і її наступним вільним падінням на поверхню ущільнюючого шару (рис. 1. 4, б).

А) — укочування; б) — трамбування; в) — вібрація.

Рис. 1.4. Методи ущільнення дорожньо-будівельних матеріалів

Суть віброущільнення полягає в тому, що маса m, яка коливається із великою частотою (мал. 4, в) передає кінетичну енергію частинкам матеріалу, що розташовані в зоні дії вібратора, і приводить їх в стан коливання. Різні по габаритам і масі частинки отримують різні прискорення, взаємно переміщаються, і пори між крупними частинками заповнюються більш мілкішими, при цьому досягається підвищення щільності матеріалу.

Перечисленні методи ущільнення застосовуються як роздільно, так і в сукупності один з другим. Наприклад катки статичної дії, робота яких характеризується невеликими швидкостями зміни напруженого стану, застосовують при ущільненні пластичних матеріалів, таких як асфальтобетонні суміші. Крім того, їх застосовують для ущільнення щебеню, гравію та інших подібних матеріалів. При трамбуванні можуть бути досягненні високі навантаження в ущільнюючому шарі, і цей метод може бути ефективним при ущільненні зв’язних матеріалів.

Вібраційний метод використовується для ущільнення малозв’язних матеріалів. Особливо цей метод ефективний при ущільненні таких матеріалів, як цементобетонні суміші, в склад яких входять фракції піску і щебеню, що відрізняються за розмірами і по масі. При дії високочастотних коливань в суміші спостерігається явище тиксотропії, яке полягає в розжиженні суміші при струшуванні. Процес тиксотропії являється зворотнім, тому після припинення коливань золи переходять в більш стабільний стан — гелі; вільної води практично не залишається, і суміш набуває якостей моноліта.

При ущільненні щебеневих матеріалів проявляється взаємне заклинювання між суміжними частинками, що сприяє кращому утримуванню їх в дорожньому покритті. Однак при цьому необхідно враховувати, що утворена достатньо міцна корка в верхній частині шару, що ущільнюється, обмежує розповсюдження деформацій в глибину шару. Цього можна запобігти, якщо статичні навантаження від маси котка будуть супроводжуватися динамічною дією вібрації. Одним із важливих показників якості ущільнення асфальтобетонного покриття являється стійкість до проникнення води в шар. Оцінка цього показника проводиться по вмісту пустот і по кількості води, що проникає через одиничну поверхню площею 1 дм². Вода, що проникає в дорожній одяг сприяє його здуттю, утворенню тріщин і загальній деформації.

Наведені вище фактори обумовили появу і широке застосування котків комбінованої дії, в яких присутні позитивні якості різних методів ущільнення. Так, для ущільнення окремих шарів дорожніх одягів найбільш універсальними і ефективними є комбінування вібровальця із пневмошинами.

1.4 Класифікація катків

При створенні дорожнього покриття дуже важливо, щоб дорожньо-будівельний матеріал досяг певної міцності і пружності. Для цього його треба добре ущільнити. У дорожньому будівництві виділяють три способи ущільнення:

— укочування;

— ущільнення;

— віброущільнення.

Основною машиною, що здійснює ущільнення дорожнього покриття, є дорожні катки. Безліч фірм випускають катки різного виду, потужності і ваги. Серед характеристик, що впливають на якість ущільнення, варто відмітити наступні:

— маса катка;

— площа контакту валу з ущільнюваним шаром;

— швидкість укочування;

— число проходів.

Якщо розглядати дорожні катки з різних сторін, то і класифікацію можна дати різну, залежно від даних особливостей.

По виду робочого органу виділяють катки:

— з гладкими вальцями;

— гратчасті;

— кулачкові;

— пневмоколісні;

— комбіновані.

Гратчастий каток має оббивку у вигляді грат з литих металевих елементів. Він створений для ущільнення грунту, як зв’язного, так і незв’язного. Наявність грат допомагає розбивати грудки і інші щільні утворення.

Котки кулачкових катків (Рис. 1.5.) Оббиті металевими пластинами із закріпленими на них кулачками. Основне їх застосування — рихлі зв’язні грунти товщиною не більше 22−30 см Особливість проходу кулачковим катком полягає в тому, що спочатку кулачки йдуть в грунт цілком і навіть валець може в нього зануритися. Але при подальшому ущільненні цього не відбувається.

Рис. 1.5. Самохідний кулачковий каток

Пневмоколісні катки (Рис. 1.3.) Призначені для тривалого прикладання навантаження до ущільнювальної поверхні. Самохідні котки на пневматичних шинах виконують як правило двохвісними на шинах з гладким протектором. Загальна маса таких котків коливається в межах 15- 35 т і залежить від маси баласту.

Рис. 1.6. Пневмоколісний каток

За принципом дії існує два види катків: статичні і вібраційні. Статичний каток рухається по ущільнювальному матеріалу, діючи на прохідні поверхні стандартним тиском. А вібраційний каток впливає на ущільнювальний шар як за рахунок сили тяжіння, так і впливаючи на нього силою періодичних коливань. Використання вібраційного катка зменшує кількість проходів катка по сліду в 1,5−3 рази, залежно від грунту.

За способом пересування. виділяють:

— причіпні(маса повністю передається на ущільнювальний матеріал);

— напівпричіпні(частина маси передається на тягач);

— самохідні.

Котки з гладкими вальцями класифікують по кількості осей і вальців:

— одновісні одновальцеві з підтримуючими вальцями чи колесами або без них (Рис. 1.7, а, б, в);

Рис. 1.7. Схеми катків з гладкими металевими вальцями

А) — одновісний одновальцевий; б) — одновісний одновальцевий з підтримуючими вальцями; в) — одновісний одновальцевий з підтримуючими колесами; г) — двохвісний двохвальцевий; д) — двохвісний трьохвальцевий; е) — двохвісний трьохвальцевий з додатковим вальцем малого діаметра; ж) — трьохвісний трьохвальцевий.

— двохвісні двохвальцеві з одним або двома ведучими вальцями (мал.1.4, г);

— двохвісні трьох вальцеві (Рис. 1.7, д);

— двохвісні трьох вальцеві з допоміжним вальцем малого діаметра (Рис. 1.4, е);

— трьохвісні трьохвальцеві з одним чи трьома ведучими вальцями двохвісні трьох вальцеві (Рис. 1.7, ж).

Рис. 1.8. Двохвісний двохвальцевий каток

Рис. 1.9. Двохвісний трьохвальцевий каток

По питомому лінійному навантаженню котки поділяють:

— На легкі з лінійним навантаженням менше 400 Н/см (маса до 5 т, потужність до 25 квт);

— Середні з лінійним навантаженням 350…600 Н/см (маса до 6…10 т, потужність до 25…30 квт);

— Важкі з лінійним навантаженням 600 Н/см і більше (маса 10 т, потужність більше 35 квт).

— По основним признакам, що впливають на ущільнення матеріалів, і експлуатаційним якостям самохідні катки на пневматичних шинах можна класифікувати наступним чином:

1. По завантаженості коліс, яке може бути загальним, індивідуальним і комбінованим;

2. По встановленню коліс на осях, під якими розуміються умовні осі, що проходять через центри передніх і задніх коліс. Розрізняють осі індивідуальні, блочні і комбіновані;

3. По виду врівноважувальної системи, яка призначена для вирівнювання навантажування по колесах котка в процесі його роботи: ричажна (механічна), гідравлічна, пневматична і комбінована зрівнювальні системи. Гідравлічна і пневматична системи забезпечують горизонтальне положення корпусу і кабіни катка при роботі на уклонах;

4. По установці коліс на осях розрізняють схему з шаховим розташуванням коліс (мал. 1.10, а); схему з рядною (мал. 1.10, б) і схему з комбінованим розташуванням коліс на осях (мал. 1.10, в). У сучасних катках найбільш поширеною розташування коліс за схемою, показаною мал. 1.10, а;

5. За системою повороту розрізняють катки з поворотом коліс на керованих осях, з поворотом самих керованих осей і поворотом шарнірної рами.

А) — шахова; б) — рядна; в) — комбінована.

Рис. 1.10. Схеми розташування коліс пневмокотків

У комбінованому катку встановлюються різні вальці, що посилює якість його роботи. Найчастіше комбінують пневмоколісний варіант з вібровальцевим. Така машина стає більш універсальною і добре ущільнює фактично будь-який грунт.

Самохідні катки на пневматичних шинах при ущільненні асфальтобетонних сумішей, як показують дані їх випробувань, ефективніші і продуктивніші в порівнянні з катками з гладкими металевими вальцями. Це досягається, по-перше, тим, що при одній і тій же швидкості руху жорсткого вальця і пневматичної шини ущільнюваний матеріал знаходиться в напруженому стані триваліший час при роботі шини. Отже, за інших рівних умов необхідне число проходів катка на пневматичних шинах менше числа проходів катка з гладкими металевими вальцями. По-друге, питомий тиск катків на пневматичних шинах регулюється до необхідного значення зміною тиску повітря в шинах, що легко і швидко виконується за наявності централізованої системи підкачки шин. Це дозволяє строгіше витримувати основну умову ведення процесу ущільнення: від проходу до проходу підвищувати питомий тиск робочого органу і забезпечувати його значення. По-третє, забезпечується велика рівномірність ущільнення внаслідок наявності в катках на пневматичних шинах врівноважувальних систем, що забезпечують пристосовуваність коліс до опорної поверхні і їх рівномірне завантаження.

Негативним чинником при роботі катків на пневматичних: шинах є недостатня рівність поверхні як в поздовжньому, так і в поперечному напрямі. Тому остаточні проходи при ущільненні асфальтобетонних сумішей повинні виконувати катками з гладкими металевими вальцями.

Для ущільнення асфальтобетонних дорожніх покриттів зазвичай застосовують катки, обладнані шинами з гладким протектором, масою 18…20 т. Тиск в шинах змінюється від 0,25…0,36 до 0,55…0,60 мпа.

Тиск повітря в шинах повинен змінюватися залежно від вигляду ущільнюваного матеріалу, його фізико-механічних властивостей і щільності.

Для охолоджування і оберігання шин від налипання гарячої асфальтобетонної суміші рекомендується змочувати їх підігрітою до 80 °C водою, розпилюючи її повітрям.

Для здобуття максимальної продуктивності і здобуття рівного шару ущільнюваної асфальтобетонної суміші каток з пневмошинами на перших проходах повинен мати швидкість 2…3 км/год, а інші - 8…9 км/год.

1.5 Сучасні котки країн СНД та світових виробників

Зважаючи на те, що процес укладання дорожнього полотна неможливий без участі в ньому грунтових катків, вітчизняні і китайські виробники прагнуть зайняти цю нішу на ринку дорожньої техніки, поряд з такими іменитими компаніями як ABG, Hamm, Dynapac, Bomag і Caterpillar. Вивчивши грунтові катки деяких виробників, можна прийти до висновку, що в маловідомих компаній досить і сил і ідей, щоб конкурувати з авторитетними марками.

З початку цього року компанія Caterpillar поповнила клас грунтових катків машинами нового покоління. На нових грунтових катках Caterpillar, із-за збільшеної площі заднього скла і зміненої форми як заднього бампера, так і капота, значно покращала видимість. На моделях грунтових катків, оснащених кулачковим вальцем, тепер передбачено використання вальців з кулачками, круглого і квадратного поперечного перетину. Система охолоджування і вентиляції підкапотного простору на всіх модернізованих катках виконана відповідно до норм технології ACERT.

Все повітря, що поступає через верхню і бічні грати в середині капота, згодом викидається через задні грати, розташовані зверху і в стороні від крісла машиніста. Всі нові моделі Caterpillar обладнані двигунами, що відповідають нормам Stage 3А/ Tier 3. Так, нові катки Caterpillar CS/CP56, 64 і 74 (Рис. 1.8.) Оснащені 6-циліндровим турбодизелем C6.6 — ACERT потужністю 116квт.

Рис. 1.8. Віброкаток CS 74 (Caterpillar)

У свою чергу, 4-циліндровий дизелем 4.4С — ACERT потужністю 97 квт оснащена модель CS/CP 54.

Німецький виробник Bomag має в своєму арсеналі 11 моделей грунтових катків. Маса катків, що випускаються компанією Bomag, коливається від 3 до 36 тонн. Найважчий 36-тонний грунтовий каток BW236 DI-4 BVC був представлений на минулій виставці Bauma. Bomag першим з виробників дорожньої техніки розвернув силовий агрегат грунтового катка на 180 градусів радіатором до кабіни, а маховиком до корми. Завдяки цьому рішенню, радіатори на грунтових катках Bomag розміщені в менш запиленій зоні, що значно поліпшило розподіл ваги машини. А отриманий в результаті скошений капот збільшив площу огляду назад.

Але на особливу увагу заслуговують грунтові катки Bomag, укомплектовані складним механізмом Variocontrol. До них відносяться грунтові катки BW177DH-4, BW213DH-4 (Рис. 1.9.), BW226DH-4 і BW236DI-4. Цей складний механізм працює за рахунок поміщеного на центральну вісь вальця ексцентрикового блоку. Кожен з екцентриків не лише розташований на своїй осі, але і обертається в певну сторону. Управління вібраційним механізмом повністю автоматизоване.

У лінійці грунтових катків Bomag, окрім катків з кулачковим вальцем (вони маркуються буквою Р), присутні також катки із скельними, полігональними вальцями і з навісною віброплитою. Грунтові катки перерахованих моделей і катки, оснащені вібромеханізмом Variocontrol, проходят як окремі моделі.

Рис. 1.9. Каток BW 213 DH-4/P з віброплитою (Bomag)

Шведський виробник техніки Dynapac може похвалитися найчисленнішим парком грунтових катків.

Всі моделі грунтових катків обладнані бортовим комп’ютером. Свого роду візитна картка компанії Dynapac — система контролю ущільнення DCA (Dynapac Compaction Analyzer) (Рис. 1.10.), забезпечена великим ЖК-монітором. Основна особливість, властива всім грунтовим каткам Dynapac, криється в модульному вібромеханізмі. Завдяки ньому двочастотний двохамплітудний вібромеханізм можна швидко і легко розібрати як для поточного обслуговування, так і для заміни спрацьованих деталей.

Відсутність пробуксовування ведучих коліс грунтового катка стала можливою не із-за диференціала підвищеного тертя, а завдяки регулюванню подачі на гідромотор ходу, що контролюється бортовим комп’ютером, який встановлений на задньому мосту.

Рис. 1.10. Грунтовий вібраційний каток CA600 D (Dynapac)

Лінійка грунтових катків Hamm, що включає 10 основних моделей, маса яких варіюється від 5 до 25 тонн, містить і декілька дійсно унікальних моделей.

На особливу увагу заслуговують грунтові катки Hamm, оснащені як вібромеханізмом з осциляцією (позначаються VIO), так і електронною системою Hammtronic (маркуються абревіатурою HT). До грунтових катків, оснащеним вібромеханізмом з осциляцією, відносяться моделі 3307, 3412 і 3414. (Рис. 1.11.) Ці машини Hamm можуть працювати як в режимі осциляції, так і вібрації.

Приводи ходу і віброзбудника управляються за допомогою саме мікропроцесорної системи. Економічність цих машин на 30% більше, ніж в грунтових катків Hamm базової версії. Така економія стає можливою завдяки автоматичному регулюванню не лише швидкості руху, амплітуди і частоти обертання ексцентриків і обертів двигуна, але і автоматичного розподілу палива між гідромоторами вальця і моста.

Всі грунтові катки Hamm випускаються як мінімум в двох версіях — як з кулачковим, так і гладким вальцем. Всім машинам властива традиційна компоновка, з розташованим на кормі радіатором і маховика з двигуном в передній частині машини.

Рис. 1.11. Віброкоток 3414 HT (Hamm)

Серед вітчизняних виробників голосніше за всіх зумів заявити про себе, починаючи ще з 1997 року, завод-виробник дорожньої техніки «Раскат». Зараз основним завданням для заводу «Раскат» стає налагодження випуску грунтових катків масою 13, 15, 17,19 і 21 тонн.

В даний час конструктори особливу увагу приділяють комфорту машиніста. Завдяки гумовим подушкам, які грають роль вузлів кріплення осі вальця, коливання, що передаються на раму, знизилися до 0,02 мм, що значно поліпшило умови праці водія. Для збільшення огляду на грунтових катках, що випускаються Раскатом, встановлена не лише простора скляна кабіна з дзеркалами і спроектований скошений капот, але також відсутні виступаючі над капотом вузли. А в парі з вузькою рульовою колонкою все це сприяє більшій площі огляду. Слідуючи тенденціям сучасного машинобудування, розробники заводу «Раскат» розвернули вперед двигун з насосом, а радіатори помістили в самій незапиленій зоні грунтового катка — між двигуном і кабіною.

Окрім випуску нових моделей грунтових катків, завод «Раскат» не зняв з виробництва і свою стару 13-тонну модель ДУ-85 (Рис. 1.12.), оснащену двигуном ЯМЗ-236Г2−1, потужність якого складає 110 квт.

Рис. 1.12. Вітчизняний вібраційний каток Раскат ДУ — 85

Сповна конкурентоздатна і продукція мінського підприємства Амкодор. Новина компації - вдосконалений грунтовий каток 6712А. (Рис. 1.13.) Маса цього катка складає 11,5 тонн. Від серійної моделі 6712 новинка відрізняється округлішим дизайном капота, а під вібромеханізм вальця грунтового катка спроектована нова передня рама. Модифікація торкнулася і технічної начинки грунтового катка 6712А. Так, наприклад, все той же двигун Д-245 вже оснащений гідронасосом Poclain, а вібромеханізм вальця на цій моделі вже двочастотний (28/32 Гц).

Рис. 1.13. Вібраційний коток Амкодор 6712А

Ще одним досить-таки перспективним новачком на нашому ринку можна рахувати і компанію-виробника JCB. Ця компанія вже поставляє грунтові катки JCB-Vibromax. (Рис. 1.14.) Всі грунтові катки JCB в базовій комплектації оснащені диференціалом підвищеного тертя заднього моста. Насосний блок встановлений ззаду і капот скошеної форми грунтових катків JCB забезпечують хороші оглядовість.

Лінійка грунтових катків JCB складається з семи моделей, маса яких варіюється від 4 до 19,8 тонн. Оскільки в комплектації грунтових катків цього виробника відсутній бортовий комп’ютер, а також вся пов’язана з ним електроніка, ці функції здійснюються гідроприводом.

Рис. 1.14. Гладковальцевий вібраційний каток JCB-Vibromax

Рис. 1.15 Пневмокотки: GRW 10, GRW 15 и в — GRW 18

По 4 колеса спереду и заду

Спарене рульове керування

Рівномірний розподіл тиску на всі колеса

Колії коліс з кожного боку перекриваються на 50 мм

Нахил и коливання по висоті передніх коліс

Хороша маневреність, легке керування, просте технічне обслуговування

Гідродинамічна трансмісія

Плавний, без поштовхів, рух

Без цепної передачі

Висока надійність

Обидва ведучих мости

Дизельний двигун великої потужності з турбонаддувом

Бічне зміщення задньої напіврами 100 мм

Вільний огляд робочої поверхні і бічних кромок бандажів

Переднє та заднє стекла 1×1 м

Регульоване крісло машиніста, рульове колесо, панель приладу

Поворотне крісло машиніста

Багатофункціональні ручки керування з обох сторін крісла

Аварійний останов

3 гальмівні системи

Система зрошення з двома водяними насосами

2 пластмасові водяні бака

Хороший огляд з крісла всіх сопел системи зрошення

Ергономічний пульт керування

Рис. 1.16 Комбіновані зчленовані тандемні котки HD 70 / HD 75K та 90K / HD 110K

1.6 Обгрунтування теми дипломного проекту

Сучасні дорожні катки для всіх видів робіт по ущільненню грунтів і матеріалів користуються дуже великим попитом на ринку дорожньо-будівельних машин. Сьогодні дорожній каток — це техніка, без якої будівництво доріг важко собі представити. Як би не засмучувала якість українських доріг, але останнім часом в цій області намітилися явні поліпшення, про що можна судити по збільшених об'ємах продажів дорожніх катків як вітчизняного виробництва, так і імпортного.

Ще років п’ятнадцять тому багато дорожно-будівельних організацій не могли не те що каток дорожній купити, але і зарплату своїм працівникам вчасно виплачувати. Заводи, що займалися виробництвом дорожніх катків, вимушені були переходити на випуск іншої продукції, оскільки попит на дорожні катки був вкрай низьким. Звичайно, і сьогодні можна побачити старі, ще радянських часів дорожні катки, що укладають асфальт, але це говорить не стільки про брак коштів, скільки про виняткову надійність вітчизняних дорожніх катків, які до цих пір не вимагають заміни.

Проте, займаючись продажем дорожніх катків, ми можемо відзначити збільшення попиту саме на нову продукцію, як вітчизняну так і імпортну, яка відрізняється набагато більшою ефективністю, як в плані продуктивності, так і в плані якості та економічності. Сучасний вібраційний дорожній каток забезпечує надійне ущільнення матеріалів навіть на значній глибині, а це дуже важливо при виконанні асфальтування доріг і майданчиків.

Навіть якщо ви не займаєтеся будівництвом доріг, але вам доводиться періодично ремонтувати чималі ділянки асфальту користуючись послугою оренда дорожнього катка (автостоянки і парковки, під'їзди, доріжки між будівлями і так далі), то інколи каток дорожній купити простіше, ніж кожного разу звертатися до послуг сторонніх фірм.

Звичайно, для цього не обов’язково купувати спеціальний самохідний дорожній каток — існує досить багато моделей дорожніх катків, виконаних у вигляді причіпного пристрою, який кріпиться до автомобіля або трактора. Такий дорожній каток недорогий і простий в експлуатації, він може бути корисний тим, хто не бачить сенсу вкладати великі гроші в покупку дорогого дорожньо-будівельного устаткування. Та все ж, основний об'єм продажів дорожніх катків доводиться саме на спеціалізовані будівельні компанії, зайняті будівництвом і обслуговуванням доріг.

1.7 Розрахунок та вибір основних параметрів котка

Передумови до розрахунку

Вибір і розрахунок параметрів пневмоколісних котків виконується виходячи з властивостей ґрунту, який ущільнюється. З числа основних параметрів котків виокремлюється головний — маса котка з баластом. Головний параметр найбільш повно відображає споживчі властивості машини, визначає економічні показники виробництва і експлуатації та протягом найбільш тривалого часу зберігає актуальність. Головний параметр визначає типорозмір котка в параметричному ряду.

Маса котка є еквівалентом матеріальних та трудових витрат, здійснених в даній машині. Чим більше маса, тим вище вартість котка. Практика виробництва котків показує, що вартість їх росте приблизно лінеарно зі збільшенням маси.

Тому вибір маси котка потребує особливо ретельного підходу і повинен бути іншим, ніж це прийнято в конструкторській практиці, коли маса котка приймається в якості головного і разом з тим первинного — визначаючого параметра.

Вивчення даного питання показало, що при виборі маси котка основними факторами, є обґрунтовані контактні параметри їх робочих органів, що визначають ущільнюючу здатність машини. В цьому зв’язку вибір маси котка не може бути здійснений без знання параметрів робочих органів котка і властивостей ущільнювального матеріалу.

Виходячи з вищесказаного, першим етапом для розрахунку маси котка є встановлення для ущільнювальних матеріалів необхідних контактних параметрів робочих органів А_к та у_к, що забезпечують задану товщину ущільнювального шару і ступінь ущільнення.

Визначення необхідних контактних зусиль

Виходячи з виду матеріалу, що підлягає ущільненню, а найбільш поширені ґрунтові умови в Україні - це суглинок, визначимо необхідні контактні тиски для забезпечення необхідного коефіцієнта ущільнення матеріалу:

Контактний тиск на шинах повинен бути

_к = _z ,

Де _z — нормальні напруження в ущільнювальному матеріалі.

Визначення мінімальної величини _z аналітичним шляхом, при якому ще може бути досягнено потрібний коефіцієнт ущільнення К даного матеріалу, є досить складним завданням. В цьому зв’язку доцільно виявити залежність К = f (_z) експериментальним шляхом. При цьому матеріал ущільнюють в стандартному кільці приладу попереднього ущільнення ґрунту за методикою, запропонованою О. Т. Батраковим. Отримана за цією методикою залежність для суглинка представлена на рис. 23 (крива 1). Тут коефіцієнт ущільнення К підрахований за результатами ущільнення того ж ґрунту.

Отримана залежність не враховує бічного тертя ґрунту по стінкам стандартного кільця. Цей недолік можна усунути з врахуванням коефіцієнтів бічного тиску і тертя ґрунту зі сталлю, що визначається за формулою Ю. А. Вєтрова:

.

Після розрахунку кривої 1 отримана крива 2 залежності К = f (_z) (рис. 2.1, за допомогою якої легко визначається _z для потрібних щільностей. Наприклад, К = 1,00 забезпечується мінімальним значенням _z = 0,45 мпа.

Рис. 2.1. Залежність К = f (_z)

1.8 Визначення параметрів вібровальця

Визначення діаметра вальця

Діаметр вальця визначається типом і конструкцією котка і може бути визначений за формулою:

м (1)

Де: q — лінійне навантаження. Лінійне навантаження можна прийняти для важких комбінованих двовісних катків 60…80 кн/м, q = 68 кн/м.

м, приймаємо 1600 мм

При виборі діаметра вальця віброкотка слід вважати, що зі збільшенням діаметра вальця котка ущільнююча здатність котка збільшується. Про це свідчить виведена Н. Я. Хархутою на основі теорії Герца-Беляєва залежність для визначення глибини активної зони ущільнення при укочуванні:

Для середньо-зв'язних грунтів:

м (3)

м

Де: — вологість грунту, W = 10%;

— оптимальна вологість грунту, W_o = 19%;

— радіус вальця котка, R = 0,7 м.

Однак потрібно відмітити, що надмірне збільшення діаметра вальця недоцільне, так як воно веде до збільшення металоємкості котка і збільшення висоти центра маси, а звідси і погіршення його стійкості. З другої сторони, збільшення діаметра вальця призводить до зменшення контактних навантажень.

Максимальне контактне навантаження з точністю до 7…10% можна визначити за формулою:

(4)

Де: — лінійне навантаження, яке повинно бути визначено з урахуванням дії збуджуючої сили, кгс/см²;

— модуль деформації грунтів, кгс/см²;

— радіус вальця катка, см.

Максимальне контактне навантаження

Максимальне контактне навантаження не повинно перевищувати границю міцності, тому повинна виконуватись нерівність:

(5)

Де: — границя міцності грунту, кгс/см².

Кращий ефект досягається, коли:

(6)

При розрахунках можна рахувати, що в кінці ущільнювання зв’язні грунти оптимальної вологості мають модуль = 150…200 кгс/см², а не зв’язних — 100…150 кгс/см².Приймаємо = 0,15 кн/см².

Лінійне навантаження може бути визначено:

Н/м (7)

Де: P — амплітудне значення збуджуючої сили, P = 70 000 H = 70 кн;

Q — сила ваги катка, що діє на валець, Q = 95 000 Н = 95 кн;

В — ширина вальця;

— коефіцієнт перевищення.

кн/м

Максимальне контактне навантаження тоді буде:

кн/м² кгс/см²

Н.Л. Хархута рекомендує лінійний тиск вибирати рівним 15…30 кн/м при ущільненні піщаних ґрунтів і 50…70 кн/с при ущільненні суглинків.

Визначення ширини вальця

Ширина вальців встановлюється в залежності від маневреності катка, поперечної стійкості катка, рівномірного ущільнення по ширині сліду, і безпосередньо впливає на якість ущільнення.

Ширина вальця визначається по формулі:

м (8)

м

Наведена формула була встановлена на основі аналізу існуючих конструкцій вітчизняних і іноземних котків.

Відносну величину збуджуючої сили визначаємо з урахуванням рівності

(9)

Де: Р — вага частин катка, що коливаються, Н.

Принімаємо масу частин катка, що коливаються m = 2000 Н, тоді вага буде:

кн (10)

кн

кн

З другої сторони значення збуджуючої сили центробіжного вібратора визначають по формулі:

(11)

Де: — ексцентриситет, тобто відстань від осі обертання до центра ваги дебаланса, r = 0,0808 м;

— маса дебалансів, кг;

— кутова швидкість обертання дебалансів, с^-1.

с^-1 (12)

Де: — частота обертання дебалансів вібратора, n = 2200 об/хв.

с^-1

Звідси знайдемо масу дебалансів:

кг (13)

кг

Статичний момент дебаланса визначають по формулі:

кгм (14)

кгм

В якості матеріалу для дебаланса вибираємо Сталь 3.

Технічна характеристика Сталі 3:

— Густина сталі - = 7,7…7,9 кг/м³;

— Границя міцності сталі при розтягу — 38−42 кг/мм²

Знаючи щільність и масу, можем найти об'єм дебаланса.

м³ (15)

м³

Ширину дебаланса b також приймаємо конструктивно:

B = 400 мм.

Діаметр дебаланса знаходимо, користуючись формулой, об'єма цилиндра:

м³ (16)

Звідки:

мм (17)

Тоді діаметр буде:

мм (18)

мм

При розрахунку резинових ізоляторів визначають висоту резинової ізоляції, поперечні розміри і кількість віброізоляторів.

Висоту резинового шару приймаємо рівною h = 25 мм

Для прямокутних амортизаторів:

— відношення довжини до висоти буде:

— відношення ширини до довжини:

Тоді:

мм

мм

Площа поперечного перерізу амортизатора буде:

см² (19)

Сумарна площа поперечного перерізу амортизаторів:

см² (20)

Де: m — маса підресорної частини, m = 1000 кг

см²

Кількість амортизаторів:

шт (21)

1.9 Визначення площі контакту шини

Для ущільнення матеріалів з різними фізико-механічними властивостями потрібні різні тиски в плямі контакту з опорною поверхнею. Тому діапазон можливої зміни навантаження на колесо та тиску повітря в шинах характеризує як універсальність, так і ущільнюючу здатність котка, що визначаються ступенем, глибиною та рівномірністю ущільнення. Регулювання тиску в шинах повинно бути централізованим та в межах 0,2 … 1,0 мпа (рис. 2.2).

Рис. 2.2 Зміна плями контакту при різних тисках в шині

Площа контакту при укочуванні ущільнених грантів з урахуванням заданої товщини шару

м² (22)

W₀, W — відповідно оптимальна і дійсна вологість повітря;

К, К₀ — відповідно потрібний і початковий коефіцієнт ущільнення матеріалу;

К_р — багатофакторний коефіцієнт, який залежить від _z/_к, а/b,. При орієнтовних розрахунках можна прийняти К_р = 1,2…1,4; причому менше значення відповідає більшим відстаням між шинами еґ.

При укочуванні ущільнених грантів Н₀ = 0,15 м, м².

При ущільненні розрихлених ґрунтів Н_р = 0,30 м.

м²,

1.10 Розрахунок маси котка

Маючи розрахункові значення А_к та _к визначають мінімальні значення Q, що забезпечують розрахункові А_к та _к.

Значення Q можуть бути встановлені і розрахунковим шляхом, використовуючи залежність:

Q = А_к · _к, (23)

Тоді

Q = 0,04· 0,45·10⁶ = 18 кн.

Слід мати на увазі, що Q з найбільшим його значенням, визначене по номограмі чи розрахунковим шляхом, містить в собі частину металоємкості і баласту машини на контактну поверхню колеса.

Знаючи власну вагу колеса Q, можна з урахуванням отриманого значення Q встановити навантаження на вісь колеса котка:

Q₀ = Q — Q_к, (24)

Тоді

Q₀ = 18· 10³ — 1· 10³ = 17 кн.

Після вибору Q, враховуючи прискорення сили тяжіння g та кількість коліс котка Z_к, маса котка з баластом визначається по формулі:

(25)

Тоді

т.

Розрахунок маси котка за вищенаведеною методикою забезпечує мінімальні енергетичні та трудові витрати як при створенні, так і при експлуатації котків.

Вибір шин для котків

На котках застосовують шини загального призначення (автомобільні) та спеціальні.

Шини з дорожнім чи універсальним рисунком протектора, призначені для ущільнення переважно дорожніх основ. Шини з глибоким рисунком протектора, призначені для ущільнення переважно земельного полотна доріг.

На відміну від шин автомобілів високої прохідності шини котків зі змінним тиском мають максимальний тиск в 2 — 2,8 разів більше. Порівняння поперечних перерізів шин показано на рис. 2.3.

Рис. 2.3 Схема до вибору шин

Шини для котків можуть бути вибрані з кількості тих, що виробляються автотракторною промисловістю, а при відсутності необхідних — повинні створюватись спеціальні, нові шини. При виборі шин задаються, насамперед, кількістю коліс на одній з осей (наприклад, при самохідних котках, на задній — широкій осі) та коефіцієнтом відстані між шинами К_ш. Кількість коліс моста на одній осі Z_к = 4 шт. К_ш = 1,25.

Визначаємо необхідну ширину бігової доріжки за формулою:

мм (26)

Тоді

мм, Де В — ширина ущільнювальної смуги котка;

Z₃ — кількість коліс на осі;

К_ш — коефіцієнт відстані між шинами.

Приймаємо 260 мм.

Отримане за цією формулою В₀, як і вантажопідйомність та інші параметри шини, є вихідним параметром для попереднього вибору шин котка.

Шини звичайного виконання для котків мають відношення висоти профілю Н до ширини шини В₀, рівне 0,9 — 1,1; у широко профільних шин відношення Н/ В₀ < 0,9. Проте така ширина, маючи низький тиск повітря, не може забезпечити високої щільності матеріалу і ефективна тільки для покращення керованості котка та підвищення маневреності.

Н = 1,1· В₀ = 1,1· 260 = 290 мм (27)

Згідно стандартного ряду типорозмірів шин приймаємо: шину моделі Ф-55 320−508(12,00−12).

Параметри вибраної шини:

Зовнішній діаметр — 1092 мм;

Ширина профілю (по центру перерізу) — 290 мм;

Ширина бігової доріжки — 260 мм;

Позначення обода — 216В — 508 мм (дюйм);

Норма пошаровості - 16;

Максимальне навантаження — 23 000 Н;

Тиск повітря в шині, що відповідає максимальному навантаженню — 0,3 — 0,8 мпа;

Максимальна швидкість — 20 км/год;

Маса — 90 кг.

В цьому випадку величина нормальної деформації пневматичної шини на жорсткій поверхні звичайно складає

(28)

Тоді

Л = 0,13· 290 = 37,7 мм ,

Де В_ш — ширина профілю шини.

Якщо відомий модуль жорсткості пневматичної шини та її геометричні розміри, то вага може бути визначена за формулою:

(29)

Тоді

т, Де значення Е_ш потрібно підставляти в кгс/см, а л — в см.

Враховуючи, що радіальна деформація на пневматичні шини на ґрунті, що деформується, менше, ніж на жорсткій поверхні, при виконанні розрахунків по наведеній формулі треба приймати Л = 0,15· В_ш = 0,15· 290 = 4,35.

Якщо модуль жорсткості шин невідомий, то раціональну вагу котка у відсотках від її максимального значення можна визначити, користуючись слідуючими даними:

Тиск повітря в шині в Н/см²… .60 50 40 30 20

Вага котка у % від максимального значення 100 90 80 65 50

Мінімальне число коліс котка приймають з умов забезпечення поперечної стійкості і звичайно рівне чотирьом.

Найбільша допустима величина зазорів е обмежується умовами рівномірного ущільнення ґрунту котком по ширині і може бути знайдена з експериментальної залежності:

(30)

Тоді

мм.

При відомій плямі контакту шин а_ку = 0,04 м² (при укочуванні щільних покриттів) та а_ку = 0,16 м² (при укочуванні рихлих покриттів) див. Розділ 2.1.3, визначимо можливі прогини шин:

(31)

Тоді отримаємо мм;

Отже мм, Де R_н — зовнішній радіус шини.

Довжину площі контакту визначимо за формулою:

м (32)

м

Де — радіус кривизни протектора.