УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ
DEVICE FOR SOIL COMPACTION

Изобретение относится к строительству, в частности к дорожным каткам для уплотнения грунтов и материалов при строительстве дорог и аэродромов.
Известны сегментные статические катки, на гладкой поверхности вальцов которых шарнирно закреплены отдельные плоские площадки (сегменты), передающие силу тяжести катка уплотняемому грунту.
Такими катками пытались увеличить незначительную толщину слоя грунта, уплотняемого гладковальцовым катком, и снизить чрезмерную сдвиговую волну на поверхности укатки, которая возникает перед вальцом вследствие разрушения грунта при соприкосновении вальца с поверхностью грунта. Предельная толщина слоя грунта или иного материала, прорабатываемого до требуемой степени уплотнения, при статическом воздействии зависит от соотношения контактных давлений рабочего органа уплотняющего устройства и предела прочности на сжатие уплотняемого грунта, а также размера контактной площадки. Из-за малой контактной площадки гладкого вальца, разрушения грунта и сдвиговой волны перед вальцом статические катки с гладкими вальцами на грунтоуплотнительных работах не используются (Костельнов М.П. «Умные» виброкатки для дорожников. С-Петербург, Информационно-строительный портал. 2006, с 15 http:/library.stroit.ru/articles/vibrokatok/index.htm 1).
Известны тракторы на гусеничной замкнутой ленте. Они применялись для уплотнения грунтов. При проходах трактора грунт уплотнялся на глубину примерно 5 см однако дальнейшее увеличение числа проходов заметного эффекта не дает (М.К. Неклюдов. Механизация уплотнения грунтов. М: Стройиздат, 1985. С 46).
Недостатком этого устройства является низкое удельное давление на контактной поверхности по сравнению с пределом прочности на сжатие уплотняемого грунта, при котором достигается уплотнение.
Задачей изобретения является увеличение толщины слоя уплотняемого грунта и материала путем применения более эффективной схемы нагружения уплотняемой поверхности, повышение эффективности технологического процесса уплотнения грунтов и материалов.
Результат достигается тем, что устройство для уплотнения грунтов включает замкнутую гусеничную ленту, натянутую на направляющие колеса, установленные на раме, натяжители гусеничной ленты, прикрепленные к раме и оси одного направляющего колеса и установленные с возможностью горизонтального перемещения при натяжении ленты, валец, длина которого не превышает ширины гусеничной ленты, установленный на раме между направляющими колесами и нижней и верхней частями гусеничной ленты с возможностью вертикального перемещения относительно рамы, причем на стойках вертикального перемещения вальца и на раме закреплены грузовые площадки, на внешней поверхности вальцов и направляющих колес выполнены направляющие пазы, сечение которых превышает размеры направляющих выступов на внутренней поверхности гусеничной ленты.
Устройство для уплотнения грунтов имеет прицеп, закрепленный на раме, для соединения с тягачом.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства для уплотнения грунтов; на фиг.2 - вид сверху (А-А), на фиг.3 - сечение Б-Б, на фиг.4 - сечение по В-В.
Устройство для уплотнения грунтов включает замкнутую гусеничную ленту 1, натянутую на направляющие колеса 2 и 3, установленные на раме 4. Положение переднего направляющего колеса 2 зафиксировано, оно не имеет возможности горизонтального и вертикального перемещения относительно рамы 4. Направляющее колесо 3 установлено с возможностью горизонтального перемещения относительно рамы 4, на которой жестко закреплены кронштейны 5 винтового натяжителя гусеничной ленты 1. Винты 6 натяжителя на резьбе соединяют кронштейны 5 с кронштейнами 7 корпусов 8 подшипников, на которых установлено направляющее колесо 3.
Кронштейны 7 вместе с корпусами 8 подшипников направляющего колеса 3 установлены в ползунах 9, жестко закрепленных на раме 4.
Корпуса 10 подшипников направляющего колеса 2 жестко прикреплены к раме 4. Валец 11, длина которого не может превышать ширину гусеничной ленты 1, установлен между направляющими колесами 2 и 3 и между нижней и верхней частями гусеничной ленты 1. Корпуса 12 подшипников вальца 11 жестко прикреплены к траверсам 13, соединяющим направляющие стойки 14, установленные с возможностью вертикального перемещения вальца 11 в ползунах 15, жестко закрепленных на раме 4. На направляющих стойках 14 и на раме 4 установлены грузовые площадки 16 и 17 соответственно.
К передней части рамы 4 шарнирно прикреплен прицеп 18 для соединения с тягачом
На внешних поверхностях направляющих колес 2 и 3 и вальца 11 выполнены пазы 19, сечение которых превышает размеры выступов 20, имеющихся на внутренней поверхности гусеничной ленты 1. Валец 11 выполнен полым. Торцевые стенки вальца 11 снабжены люками для заполнения полости вальца 11 балластом (жидкими или сыпучими материалами, например щебнем).
Работа устройства для уплотнения грунта осуществляется следующим образом.
При поступательном перемещении устройства под воздействием тягача гусеничная лента 1 перекатывается по уплотняемой поверхности грунта или материала и одновременно перекатывается по внутренней поверхности гусеничной ленты 1 валец 11.
Сила тяжести устройства для уплотнения грунтов имеет две составляющие:
А - вес рамы 4, гусеничной ленты 1, направляющих колес 2 и 3, грузовых площадок 17 с соответствующим грузом;
Б - вес вальца 11, заполненного балластом, направляющих стоек 14, грузовой площадки 16 с грузом.
Удельная нагрузка (напряжение, давление) от составляющей А передается равномерно на уплотняемую поверхность по всей нижней поверхности контакта гусеничной ленты 1 с уплотняемой поверхностью грунта.
Удельная нагрузка от составляющей Б неравномерна: максимальна под осью вальца 11 и постепенно уменьшается по направлению к направляющим колесам 2 и 3.
В отличие от известных катков удельная нагрузка от вальца 11 дополняется нагрузкой на уплотняемую поверхность от гусеничной ленты 1, пригружая ее и подавляя возможность образования сдвиговой волны разрушения уплотняемого грунта или материала.
Степень требуемого нагружения вальца и рамы должны устанавливаться по результатам испытаний. Правильный подбор степени нагружения вальца и рамы зависит в каждом конкретном случае от характеристик уплотняемых грунтов и материалов, при этом необходимо установить оптимальную толщину слоя уплотняемого грунта, скорость движения и число проходов устройства для достижения максимальной производительности.
Устройство обеспечивает увеличение толщины слоя уплотняемого грунта путем применения более эффективной схемы нагружения уплотняемой поверхности за счет увеличения размеров контактной поверхности под вальцом. Устройство создает по обе стороны от контактной поверхности под вальцом распределенную нагрузку от гусеничной ленты на уплотняемую поверхность, пригружая уплотняемую поверхность грунта и материала, исключая возможность образования сдвиговой волны разрушения как перед вальцом, так и за вальцом.