Способ управления вертикальными нагрузками на вальцы катка и устройство для его осуществления
METHOD FOR CONTROL OF VERTICAL LOADS ON ROLLER WHEELS AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к машинам для уплотнения дорожных покрытий, а именно к дорожным каткам.
Известен способ увеличения массы колесной машины (Справочник по тракторам Т-150 и Т-150К. Под редакцией Б.П. Кошубы. Изд-во «Прапор», Харьков, 1975 - с. 400 (с. 66-68)), заключающийся в оснащении ее балластным материалом на время выполнения тяговых операций. Балластный материал можно устанавливать на раме машины или размещать непосредственно в пневматических колесах (Захаренко А.В. Методика расчета параметров вибрационного гидрошинного катка и катка, саморегулирующего контактные давления // Материалы международной научно-технической конференции «Интехстроймех - 2004», Воронеж, 2004 - (с. 82…86). Этот способ позволяет одновременно увеличивать массу машины и изменять вертикальные нагрузки на колеса. На транспортном режиме его применение снижает полезную грузоподъемность прицепного оборудования.
Известен способ управления вертикальными нагрузками на вальцы трехвальцевого катка, имеющего жесткую раму (стр. 11, рис. 1.6; стр. 14, рис. 1.8. в книге: Дорожные катки: развитие, конструкция, расчет: учеб. пособие / В.И. Баловнев, С.Н. Иванченко, Р.Г. Данилов, А.В. Лещинский; под общ. ред. проф. В.И. Баловнева и проф. С.Н. Иванченко. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2016. - 216 с.). Изменение вертикальных нагрузок на вальцы такого катка происходит автоматически при наезде любым вальцем на выступ уплотняемой поверхности. Недостатком такого способа является невозможность увеличения массы катка и плавного регулирования вертикального нагружения вальцев в зависимости от степени уплотнения (числа проходов) поверхности.
Наиболее близким из числа известных способов по сущности является способ перемещения балластного ящика (груза) вдоль оси машины, реализованный в лабораторной установке модели вибрационного катка (Кузнецова А.В. Влияние положения центра тяжести на динамику самоходных вибрационных катков. Автореферат канд. диссертации. Тюмень, 2001 - 16 с. (с. 12…13, рис. 6). Способ предусматривает установку балластного материала на раме модели и его перемещение вдоль рамы в обоих направлениях. Он позволяет увеличивать массу машины и одновременно изменять положение центра тяжести в обе стороны от первоначального в зависимости от требований технологии производства работ.
Однако применение такого способа не позволяет катку выполнять завершающие отделочные операции (безволновая укатка), поскольку каток имеет всего два вальца. Кроме того, выполнение транспортных операций сопряжено с демонтажем балластного материала для чего необходимо применением дополнительных подъемных средств.
2
Известно устройство, с помощью которого можно управлять вертикальными нагрузками на мосты машины на тяговом режиме без применения дополнительных подъемных средств (А.С. СССР №692747, М кл.. B60D 1/00 (2117737129) от 28.03.75, опубликовано 25.10.79, бюл. №39). Оно содержит сцепной управляемы от гидроцилиндра крюк, установленный в задней части скрепера и взаимодействующий на тяговом режиме с рамой идущего позади скрепера. Недостатки устройства заключаются в том, что управление вертикальными нагрузками на мосты машин возможно только при совместной работе двух тяговых машин и только для увеличения вертикальной нагрузки на оба ведущих моста. Увеличивать вертикальную нагрузку на ведомые мосты машин устройство не может из-за отсутствия кинематического замыкания в устройстве.
Изобретение направлено на увеличение производительности и качества уплотнения покрытия за счет уменьшения числа проходов при последовательном увеличении вертикального нагружения вальцев, а также обеспечения окончательной безволновой укатки одной машиной в соответствии с требованиями технологии производства работ.
Это достигается тем, что при первом проходе катка вперед балластный материал размещают вне продольного габарита катка и свободно опирают на уплотняемую поверхность, при возвратном движении катка балластный материал полностью опускают на укатываемую поверхность так, что происходит вывешивание ближайшего к нему вальца катка, при последующем реверсировании движения катка балластный материал полностью поднимают с укатываемой поверхности так, что создают максимальную вертикальную нагрузку на ближайший к нему валеца катка, затем балластный материал переводят в режим свободного опирания на уплотняемую поверхность и включают механизм блокировки перемещения балластного материала.
Это достигается также тем, что в качестве балластного материала применен дополнительный валец с рамой, который установлен вне продольного габарита катка и поперечным шарниром соединен с рамой катка, на которой смонтировано подъемное устройство дополнительного вальца и блокирующее устройство, взаимодействующее с рамой дополнительного вальца.
Сущность заявляемого способа пояснена чертежами, где на фиг. 1, 3, 5, 7 представлены последовательно операции способа управления вертикальными нагрузками на вальцы катка, где к катку 1 присоединен балластный материал 2 (в виде дополнительного вальца) посредством шарнира 3, а на раме катка 1 смонтированы подъемное 4 блокирующее 5 устройства; на фиг. 2, 4, 6, 8 - показаны соответствующие схемы сил, действующих на вальцы.
Предлагаемый способ управления вертикальными нагрузками на вальцы катка реализуется следующим образом. Балластный материал 2 размещен вне продольного габарита катка 1 и свободно опирается на уплотняемую поверхность (подъемное устройство 4 находится в плавающем положении) при первом движении катка 1 вперед. При этом первоначальное уплотнение материала происходит самим балластным материалом 2, вес которого меньше веса, следующего за ним вальца катка 1 (фиг. 2). Для возвратного движения катка 1 балластный материал 2 полностью опускают подъемным устройством 4 на уплотняемую поверхность, что автоматически приводит к вывешиванию ближайшего к балластному материалу 2 вальца катка 1 и увеличению вертикальной нагрузки на задний валец катка 1, движущегося первым (фиг. 4). При последующем изменении направления движения балластный материал 2 подъемным устройством 4 полностью поднимают (фиг. 5), автоматически обеспечивая максимальную вертикальную нагрузку на ближайший к балластному материалу 2 валец катка 1 (фиг. 6). Для обеспечения окончательной (безволновой) укатки покрытия балластный материал 2 подъемным устройством 4 свободно опирают на укатываемую поверхность и блокирующим устройством 5 блокируют механизм перемещения балластного материала 2 (шарнир 3 на фиг. 7).
В результате предлагаемый способ всегда обеспечивает требование технологии выполнения работ и создает меньшее удельное давление на впереди идущий валец, несмотря на изменение направления движения катка (работа челночным способом без разворота).
Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. Для управления вертикальными нагрузками на вальцы катка 1 в качестве балластного материала применяют дополнительный валец 2 (фиг. 1), поперечным шарниром 3 соединенный с рамой катка 1, на которой смонтировано подъемное устройство 4 дополнительного вальца 2 и блокирующее устройство 5. При этом появляется возможность управлять вертикальными нагрузками на вальцы катка 1 за счет подъема или опускания (частичного или полного) дополнительного вальца 2 (фиг. 2, 4, 6).
Например, для качественного уплотнения асфальтобетона (без трещин или разрывов) необходимо, чтобы при каждом проходе впереди идущий валец оказывал меньшее удельное давление на покрытие, чем последующий.
Для этого при первом проходе дополнительный валец 2 благодаря шарниру 3 и плавающему положению подъемного устройства 4 свободно перекатывается по уплотняемой поверхности и за счет своего меньшего веса обеспечивает первичное уплотнение с минимальной нагрузкой 0,3G (фиг. 2), последующие вальцы катка 1 уплотняют поверхность уже с большей вертикальной нагрузкой - 0,5 G. При смене направления на обратное (второй проход) дополнительный валец 2 полностью подъемным устройством 4 опускают (фиг. 3). В результате ближайший к дополнительному вальцу 2 валец катка 1 вывешивается и обеспечивает уплотнение асфальтобетона задним вальцем катка 1 с еще большей вертикальной нагрузкой, составляющей 0,75 G (фиг. 4). При новом изменении направления движения катка 1 (третий проход) дополнительный валец 2 поднимают полностью подъемным устройством 4 (фиг. 5). При этом вертикальная нагрузка на ближайший к дополнительному вальцу 2 валец катка 1 автоматически увеличивается до максимального значения 1,1 G (фиг. 6).
Для обеспечения окончательной (безволновой укатки покрытия) предлагаемое устройство предусматривает объединение рам катка 1 и дополнительного вальца 2 с помощью блокирующего устройства 5 (фиг. 7), которое блокирует шарнир 3. В этом случае получают трехвальцевый каток с жесткой рамой, который при наезде любым вальцем на любой выступ на покрытии вдавливает последний в покрытие, обеспечивая его максимальную ровность.
Предлагаемый способ управления вертикальными нагрузками на вальцы катка обеспечивает рациональную последовательность вертикального нагружения, которую рекомендует технология выполнения работ. Кроме того, способ заменяет применение трех классов катков: легких, средних и тяжелых одной машиной. Если базовый каток имеет массу 10 тонн с равномерным распределением вертикальных нагрузок по вальцам (например, каток ДМ-64), то укатка будет осуществляться с последовательным увеличение вертикальных нагрузок на передний валец в последовательности: 3,0-5,0-7,5-11,0 тонн. Эта последовательность перекрывает весь диапазон катков: легкие (до 5,0 тонн), средние - 6…10 тонн, тяжелые - более 10,0 тонн. В довершение всего способ обеспечивает безволновую укатку (отделочную операцию по уплотнению) для выполнения которой обычно применяют специальные трехвальцевые катки с жесткой рамой.