
高寒地区公路施工机械选型与配套研究正文最终.doc
6页山西农业大学工程技术学院毕业论文- 1 -1. 概述1.1 高寒地区气候1.1.1 高寒地区的气候特点高寒地区有着独特的气候条件,具体表现在:大气压力下降、空气密度减少、氧气含量不足、平均气温偏低且昼夜温差大、低温期长、长年冻土地带面积大和风沙大等现象1) 海拔变化与大气压、水沸点及含氧量变化大气压p,空气密度 与含氧量 变化与海拔变化的关系见表12o表1 海拔变化与大气压、水沸点及含氧量的对应关系海拔/m 0 1000 2000 3000 4000 5000大气压/kPa 101.3 90.0 79.2 70.1 61.6 54.0水沸点/℃ 100.0 96.6 93.3 90.0 86.9 4.0T=0℃ 299.3 265.5 234.8 209.6 182.1 159.7含氧量 (g·m)3T=-20℃ 323.0 280.5 253.4 233.4 196.4 172.1(2) 海拔变化与大气、地表温度变化海拔每升高1000m,年平均气温下降5℃~7℃年低温期长,昼夜温差大,海拔4000m以上年平均气温-4℃以下3) 海拔变化与风沙变化海拔每升高1000米,风压下降9%;沙尘量比低海拔多尘空气含尘密度大5倍以上。
图1 p, , 随海拔高度的变化规律2o(4)海拔变化与太阳辐射能辐射最强月是5月,辐射能达71~105kJ/(㎝ ·m),海拔每升高1000m约增加2王壹:高寒地区公路施工机械选型与配套研究- 2 -10%,3000m以上趋缓1.2 高寒气候对公路施工机械的要求1.2.1 公路机械在高寒地区施工时的技术措施为了保证高寒地区施工的工程机械有良好的技术使用性能,应进行以下的一些技术措施为恢复发动机所损失的功率,针对高寒地区空气稀薄的特点,应保证油气混合比适当,保持发动机功率,节约燃料,未安装空气增压器的发动机需适当的减少供油量在海拔 2500 米以上地区作业的机械,还应适当的增大发动机点火(喷油) ,如在可能条件下,没有增压器的发动机应设法加装增压器对化油器式发动机,由于海拔高,发动机压缩压力较低,火花塞点火后反应比较慢,在工作过程产中机械的做功功能力就降低应将点火提前,可延长燃烧时间,增加燃烧完全的程度,因而可弥补因气压降低而降低缺陷其次,为了使混合气成分正常,可以适当的调稀混合气,调稀混合气虽然会使火焰传播速度降低,发动机功率也随着降低;但是燃油的燃烧比较完全,热效率高,节约燃油消耗。
调整稀混合气的方法是:利用主量孔节制燃油的进入,通过加入空气的方法减少燃油以达到调稀的目的在闭式的冷却系中,亦可增强加水盖蒸气阀弹簧的压力,使阀开启压力增高,提高水的沸点,使其不致过早沸腾而溢出如有可能应装设冷却系冷凝设备使水不致损失太多由于冷却水蒸发迅速加添冷却水频繁,冷却系的水垢大大加快因此,清洗周期应比普通情况下提前一半的时间,蓄电池的电解液也应及时补加蒸馏水对机械传动和机械操纵部分的保养主要是勤加检查和调整,如制动,转向等凡采用气力传动或气制动的机械,要注意气压应符合操纵机械应用的气压,以免影响安全施工在可能范围内尽量不要选用这类机械在高寒地区施工,液压式制动应每天检视气制动总泵内的油面由于大气压力低,轮胎的充气不可太足1.2.2 高寒地区公路施工机械使用的注意事项在低温寒冷地区雨雪较多,工程机械行驶时的滑溜危险将增加润滑油的粘度增大,影响机械的安全性和经济性,为此应对下列机构进行必要的保养和处理1)传动系统的润滑和保养工程机械进行冬季施工时,应对动力传动系统的变速器,分动箱,减速箱,主传动器等的润滑油液需按地区更换冬季润滑油,轴承应更换用冬季用的低凝点的润滑油脂其次还必须清洗机油粗,细滤清器,以减少润滑油阻力。
有的柴油机在进入冬季运转时应注意将滤清器座上的转换开关,转向“冬季”使用位置2)操作系统的保养和处理底盘操纵机构包括制动,转向和行走机构等装置,为了使制动可靠,操纵轻便以山西农业大学工程技术学院毕业论文- 3 -减少机械制动时的摩擦,液压制动传动装置要换用低凝固点的制动液保养时可拆洗空压机的空气滤清器,必要时更换滤芯,以免受低温影响引起冰冻而阻塞通路对行走机构主要是减震器的油液不可受低温影响而变稠,以免引起悬挂机构的刚度增加因此应做到轮胎的气压应相等,以减少汽车制动时的侧滑此外,其它转向装置,如应检查前轮定位接触,以使机械行驶稳定,操纵轻便为使传动灵活,转向机应经常性润滑,还应勤加检查和清洗其污泥3)液压系统在寒冷季节的使用和保养要保证冬季施工时机械液压系统的正常工作,关键在于选择适合低温条件下使用的工作油液,同时也要对系统采取保温措施,这样就使工作油液在寒冷季节,既具有流动性,也具有适当的粘度,以保证系统的传动效率图 2 液压系统冬季施工外界气温较低,而工作油液在工作时又具有一定的工作温度,所以要注意储油箱,管道内空气冷凝成的水分混入油中而降低工作油液的质量液压系统中各密封元件主要是橡胶制品,在严寒气温下,容易发脆变质,因此会使其密封性能降低,易发生渗漏,又增加了金属零件的磨损。
因此,对液压系统必须加强检查和保养,液压系统的高压软管,大都与机械的运动部件连接,低温条件下,橡胶制品大都变脆,因此冬季施工,要防止高压软管的破损和断裂,必须经常检查在高寒地区,冬季气候较干旱,特别是风沙较大,所以对液压系统的外部清洁工作也应加强通过对高寒地区的气候概况的资料分析,针对大气压力下降、空气密度减少、氧气含量不足、平均气温偏低且昼夜温差大、低温期长、长年冻土地带面积大和风沙大等现象提出了课题这就要求在保证机械稳定、效率的前提下对比了最优的选择在高寒地区雨雪较多,长期道路处于湿滑状态,为了保证高寒地区施工的工程机械有良好的技术使用性能,所以对公路施工机械提出了相关的技术要求和注意事项一般要对传动系统、操作系统、液压系统进行定期的检查和保养比如:到了冬季要加冬季润滑油,液压制动传动装置要换用低凝固点的制动液,通过分析、论证在不同海拔、不同气温两个主导因素影响下各机械生产率降低的一般规律,并从施工机械环境适应性、施工生产能力及施工方案经济性和施工组织管理水平等多个方面对不同种类机械之间王壹:高寒地区公路施工机械选型与配套研究- 4 -进行机械化施工系统施工机群配置,使其在适应高寒地区施工环境的前提下,系统运行相对稳定。
西部高寒地区公路施工,无论是高寒地区的施工机械或者普通型施工机械,都要在很大程度上受到高寒环境的影响和制约,具体的影响与制约表现为施工机械生产率有不同程度的降低如何确定这些因素对施工机械使用性能,也就是生产率的影响;如何根据施工现场的现有的环境与气候条件,合理地选择施工机械和配置机械,使它们协调有序的施工,这也是当前对我们提出的问题2.高寒地区的公路施工机械选型2.1 高寒地区装载机的选用选用装载机时应综合考虑如下因素:(1) 根据工作环境选用装载机类型路面环境决定选用的机械类型,如铲装路面很差(多石渣,稀泥等) ,或者虽然铲装路面好,但石头较多,往往选用履带式而不选轮胎式装载机;如果工作场地平板拖车无法行进,往往选择轮胎式装载机2) 根据工作对象选用装载机型号一般的,装载机的额定载重量越大,其铲装硬土的能力越强,因此如果是铲装松散物料,工期不受限制往往选用小型装载机比较经济;若铲装硬土,则往往选用中型以上装载机;有时为了赶工期或者充分利用工程机械,往往会先用推土机将硬土推松,然后用装载机实施铲装,此时装载机的选用则会更广泛3) 根据自卸车数量和装载机生产率来确定装载机台数一般的,受道路和施工场地的限制,在施工中自卸车的数量和载重量受限。
因此,与之配套的台数必须满足下列计算式: nXYQ式中:X——自卸车台数 Y——自卸车生产率 Q——所选装载机生产率 n——装载机台数若自卸式行驶路程和施工场地不受限制,则装载机数量的确定主要根据工期和自卸车的拥有量来确定2.1.1 装载机作业时的总体受力分析(1)受力分析对装载机总体受力分析的目的是确定总体受力最大的施工工况对于配合搅拌机山西农业大学工程技术学院毕业论文- 5 -上料作业的全轮驱动轮胎式装载机,总体受力最大时的工况主要有以下两种典型作业工况1)铲斗插入料堆工况装载机沿水平面以一定速度前进,铲斗缓缓插入料堆此时铲斗插入料堆的阻力F为:x(1)12340gFKlB式中:铲斗 F ——铲斗插入阻力xK ——被铲掘物料的块度及松散程度影响系数1K ——物料种类影响系数2K ——物料高度影响系数3K ——铲斗形状系数4——铲斗插入料堆深度lB ——铲斗宽度g2) 装载机插入料堆后,停止前进,提升动臂此时作用在装载机的铲起阻力F 为:xF =22 B K (2)xg式中: F ——铲起阻力,N.xK ——开始提升时物料的剪切应力,Pa.(2)装载机的发动机功率1)装载机行走所需功率 P1P = [(F +F ) (1- )]/3600 (3)xfTdF =fGcos (4)f式中:P ——装载机行走所需功率,kw1F ——最大插入力,NxF ——滚动阻力,Nf——作业速度,一般取 =3~5km/h TT——额定滑转率,轮胎式一般取0.3~0.35,履带式一般取0.15——传动系统总效率,机械传动一般取0.85~0.88,液力机械传动一般取d0.60~0.75F ——滚动阻力系数王壹:高寒地区公路施工机械选型与配套研究- 6 -G——装载机的总重量,N——运动表面与水平面的夹角2)油泵所需功率 P2P = (5)2FTQ60式中:P ——油泵所需功率,kw;2F ——油泵输出压力,MPa;Q ——油泵理论流量,L/min;T—— 油泵机械效率, =0.75~0.85;FF3) 发动机附件消耗功率P 一般可按发动机额定功率的10%计算。
34)装载机的发动机总功率P eP =P + +P (6)123。
