САМОХОДНЫЙ ДОРОЖНЫЙ КАТОК

Полезная модель относится к устройствам для уплотнения грунтовых, щебеночных и асфальтобетонных слоев автомобильных дорог при их строительстве, а именно, к самоходным дорожным каткам с изменяемой статической нагрузкой на вальцы.
Самоходные дорожные катки с изменяемой статической нагрузкой на вальцы известны.
В частности, известен каток по патенту США на изобретение (US 3477535, E01C 19/26, 11.11.1969), содержащий раму, оснащенную приводом, двумя парами транспортных пнемошинных колес и двумя полыми заполняемые водой гладкими вальцами. Одна пара колес и один валец кинематически связаны с приводом. Вальцы подвешены на торцах рамы с возможностью подъема. Недостатком известного катка является то, что удельное давление вальцов на уплотняемый материал остается постоянной величиной.
Известен дорожный каток по авторскому свидетельству СССР на изобретение (SU 1401097, E01C 19/26, 07.06.1988). Он содержит раму с двигателем и парой рабочих органов в виде поворотных относительно соответствующих вертикальных осей платформ. Каждая платформа снабжена шарнирно подвешенными приводными балансирными тележками с парами вальцов, передний из которых пневмошинный, а задний гладкий. Один из гладких вальцов выполнен вибрационным. В зависимости от вида уплотняемого материала путем поворота балансиров с последующей их фиксацией используют различные комбинации вальцов. Недостатком этого известного катка является то, что при прямом и обратном ходах для любой комбинации вальцов удельные давления на уплотняемый материал остаются величинами постоянными.
Известен также каток по патенту РФ на полезную модель (RU 124270, E01C 19/26, 20.01.2012), принятый в качестве прототипа. Он включает жесткую раму, снабженную ДВС и кабиной оператора и опирающуюся на пару рабочих органов. Каждый рабочий орган выполнен в виде сочетания пневматического и гладкого вибрационного вальцов, объединенных в балансирной тележке, и имеет приводное рулевое устройство с вертикальной осью поворота, причем ось поворота каждого рулевого устройства вынесены за пределы горизонтальной проекции рабочего органа и смонтирована на конце подвижной рамы с нижней его стороны. Подвижная рама, несущая рабочие органы, установлена относительно жесткой рамы с возможностью возвратно-поступательного перемещения (с помощью привода). Каждая балансирная тележка выполнена изменяемой формы и состоит из П-образной рамы, шарнирно (с горизонтальной осью поворота) связанной с несущими пару вальцов балками и оснащенной приводом. Это позволяет выключать из работы пневматический валец, создавая для катка различные комбинации из работающих вальцов. Такое решение в целом упростило конструкцию рулевого механизма и расширило технологические возможности. Его недостаток такой же, как и предыдущего решения, что не позволяет рационально производить процесс уплотнения дорожно-строительных материалов, так как требуется при каждом проходе челночного движения обеспечить приложение меньшей нагрузки на передний валец (вальцы), чем на задний валец (вальцы).
Задачей полезной модели является создание такого дорожного катка, который позволял бы при каждом проходе челночного движения воздействовать на уплотняемый дорожно-строительный материал большим удельным давлением от заднего вальца, чем от переднего вальца, за счет перемещения центра масс смещаемой части катка.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата патентуемый самоходный дорожный каток включает раму, снабженную двигателем, например ДВС, системой передачи энергии к приводам подвижных частей и кабиной оператора с элементами управления, и пару вальцов с подвесками, один из которых поворотный, а другой приводной, причем рама установлена относительно вальцов с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Отличительной особенностью патентуемой полезной модели является то, что каток снабжен подрамой, имеющей продольные направляющие для рамы, подвески вальцов выполнены неизменяемой формы и связаны с подрамой, а размер хода рамы относительно подрамы равен базе катка с обеспечением возможности поочередного совмещения центра тяжести смещаемой массы с вертикальной плоскостью, проходящей через горизонтальную геометрическую ось каждого из вальцов.
Для упрощения конструкции катка его система передачи энергии к приводам перемещения рамы, поворота вальца и вращения вальца выполнена гидравлической, по крайней мере насос и гидрораспределители которой размещены на раме, причем насос кинематически связан с ДВС.
Для повышения надежности катка гидродвигатель перемещения его рамы выполнен в виде по крайней мере двух телескопических гидроцилиндров одностороннего действия, плунжеры и главные секции которых шарнирно связаны с концевыми частями подрамы и средней частью рамы соответственно.
Для упрощения конструкции механизма поворота катка вертикальная присоединительная часть его подвески поворотного вальца выполнен в виде коленчатого вала, размещенного в подшипнике подрамы у одного из ее концевых частей, а привод поворота выполнен в виде гидроцилиндра двухстороннего действия, шток и цилиндр которого шарнирно закреплены на колене коленчатого вала и подраме соответственно.
Для повышения надежности ходовой части катка гидродвигатель его приводного вальца выполнен виде реверсивного аксиально-поршневого мотора, установленного на торцевой части подвески приводного вальца, причем выходной вал реверсивного аксиально-поршневого мотора снабжен шестерней, входящей в зацепление с внутренними зубьями кольца, зафиксированного на одном из торцевых элементов приводного вальца, причем ступицы приводного вальца размещены в подшипниках цилиндрических полостей опор, установленных на торцевых частях подвески приводного вальца.
Для расширения функциональных возможностей катка его приводной валец снабжен инерционным возбудибелем по крайней мере с двумя дебалансами, которые размешены на дебалансном валу, установленного в подшипниках ступиц приводного вальца и кинематически связанного с аксиально-поршневым мотором, закрепленным на поперечной части подвески приводного вальца.
Для повышения нагрузочной способности катка его рама снабжена двумя симметрично расположенными вдоль ее продольных частей равными по вместимости емкостями с балластом.
Сущность патентуемой полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен самоходный дорожный каток, фронтальный вид с частичным разрезом и контурами смещенной рамы в двух ее положениях;
на фиг. 2 - то же, разрез A-A на фиг. 2;
на фиг. 3 - то же, вид Б на фиг. 1 с частичным разрезом;
на фиг. 4 - то же, вид торца его приводного вальца со стороны приводов (вальца и вибратора);
на фиг. 5 - то же, часть ломанного разреза В-В на фиг. 4.
Полезная модель представляет собой самоходный дорожный каток (фиг. 1), содержащий раму 1, подраму 2, поворотный валец 3 и приводной валец 4.
Рама 1 снабжена двигателем 5 (предпочтительно ДВС), системой 6 передачи энергии к приводам 7, 8 и 9 (соответственно перемещения рамы 1, поворота вальца 3 и вращения вальца 4) и кабиной 10 оператора с элементами управления 11. Система 6 передачи энергии может быть механической или гидравлической, что более предпочтительно. При выполнении системы 6 гидравлической последняя, кроме выполнение приводов 7, 8 и 9 в виде гидроприводов, включает размещенные на раме 1 насос 12 и гидрораспределители 11а (как часть элементов управления 11), а также жесткие трубопроводы и гибкие (рукава высокого давления) гидролинии, гидробак и вспомогательная гидроаппаратура (на чертеже не показаны). Насос 12 кинематически связан с двигателем 5 с помощью редуктора 13. На раме 1 размещен топливный бак 14 с топливом 14а для двигателя 5. Рама 1 может быть снабжена двумя симметрично расположенными вдоль ее продольных частей 1а и 16 равными по вместимости емкостями 15 с балластом 16 (вода, песок и пр.).
С подрамой 2 (фиг. 1, 2 и 3) с помощью выполненных неизменяемой формы подвесок 17 и 18 связаны соответственно поворотный валец 3 и приводной валец 4. Рама 1 установлена относительно вальцов 3 и 4 с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Для этого подрама 2 имеет продольные направляющие 19 и 20, например, из швеллеров, обеспечивающих контакт с роликами 21 рамы 1, и связана с рамой 1 с помощью привода перемещения 7. Привод перемещения 7 представлен линейным гидродвигателем. Он выполнен в виде по крайней мере двух телескопических гидроцилиндров 22 (23) одностороннего действия, плунжеры 24 (25) и главные секции 26 (27) которых связаны шарнирами 28 и 28а (29 и 29а) с концевыми частям (в виде поперечных балок) 2а и 2б подрамы 2 и средней частью (в виде поперечной балки) 1в рамы 1 соответственно. Привод перемещения 7 может быть выполнен и в виде пары встречно ориентированных гидроцилиндров двустороннего действия (на чертеже не показано).
Вертикальная присоединительная часть 30 подвески 17 поворотного вальца 3 выполнена в виде коленчатого вала, размещенного в подшипнике 31 подрамы 2 у одного из ее концевых частей, например, 2а, а привод поворота 8 выполнен в виде гидроцилиндра двухстороннего действия, шток 32 и цилиндр 33 которого закреплены с помощью шарниров 34 и 35 на колене 36 коленвала 30 и кронштейне 37 подрамы 2.
Гидропривод 9 приводного вальца 4 (фиг. 4 и 5) выполнен вращательного типа. Он включает реверсивный гидромотор 38 (например, реверсивный аксиально-поршневой). На своем выходном валу 38а гидромотор 38 оснащен шестерней 39, входящей в зацепление с внутренними зубьями 40 кольца 41, зафиксированного на одном из торцевых элементов 42 приводного вальца 4 у одного из его торцов. Торцевые элементы 42 жестко связаны с цилиндрической обечайкой 4а и ступицами 42а вальца 4. Гидромонитор 38 с помощью кронштейна 38б закреплен на поперечной части 18а подвески 18 приводного вальца 4. На поперечных частях 18а подвески 18 приводного вальца 4 закреплены соответственно каждая из двух его неподвижных опор 43. Ступицы 42а размещены в подшипниках 44 цилиндрических полостях 44 опор 18б.
Приводной валец 4 (фиг. 5) может быть снабжен инерционным вибровозбудителем 45, по крайней мере два дебаланса 45а которого симметрично размещены внутри приводного вальца 4 на дебалансном валу 45б, установленного в подшипниках 46 ступицы 42а и кинематически связанного, например, с помощью клиноременной передачи 47 с гидромотором 48 (аксиально-поршневого типа одностороннего вравщения), закрепленного на поперечной части 18а подвески 18 приводного вальца 4.
Вальцы 3 и 4 снабжены скребками и смачивающими устройствами (на чертеже не показаны).
Работает предлагаемый самоходный дорожный каток следующим образом.
Эффективность работы катка повышается, если при прямом ходе соотношение удельных нагрузок переднего вальца к заднему вальцу будет соответственно составлять:
1
2
q=(0,4…0,35)m, q=(0,65…0,6)m,
1
2
1
2
где m=m+m (m - масса катка, m - рамы 1, m - масса подрамы 2),
2
1
а при движении в обратную сторону q=(0,4…035)m, q=(0,65…0,6)m.
1
2
1
Такой эффект достигается за счет изменения относительного положения масс m и m частей катка, т.е. за счет изменения положения центра С массы m рамы 1 катка при изменении направления его движения.
1
При нейтральном положении рамы 1 относительно подрамы 2 вектор силы тяжести G рамы 1, приложенный к центру C массы рамы 1, находится в поперечной вертикальной нейтральной (совпадающей с центром массы полрамы 2) плоскости 49 (фиг. 1) на расстоянии 0,5b (b - база катка) от одной из вертикальных плоскостей 50 или 51, проходящих через геометрические оси 52 и 53 вальцов 3 и 4. При этом шарниры 28 и 28а плунжеров 24 и 25 соответственно телескопических гидроцилиндров 22 и 23 выдвинуты на половину своего хода, т.е. на размер 0,5b. Перед движением вперед подают (с помощью соответствующего гидрораспределителя) рабочую жидкость в главную секцию 26 телескопического гидроцилиндра 22, обеспечивая вытеснение рабочей жидкости из телескопического гидроцилиндра 23 и смещение рамы 1 назад до совпадения центра С массы рамы 1 с вертикальной плоскостью 51 (в таком положении все подвижные элементы телескопического гидроцилиндра 22 выдвинуты, а телескопического гидроцилиндра 23 сложены). Этим достигается перераспределение нагрузок на вальцы: на передний валец (валец 3) нагрузка уменьшается, а на задний валец (валец 4) увеличивается. Включают привод перемещения 7 и производят вальцами 3 и 4 уплотнение дорожно-строительных материалов при прямом ходе катка. Перед обратным ходом катка (ходом назад) подают рабочую жидкость в главную секцию 27 телескопического гидроцилиндра 23, обеспечивая вытеснения рабочей жидкости из телескопического гидроцилиндра 22 и смещение рамы 1 вперед до совпадения центра С массы рамы 1 с вертикальной плоскостью 50 (в таком положении все подвижные элементы телескопического цилиндра 23 выдвинуты, а телескопического элемента 22 сложены). Этим достигается перераспределения нагрузки на вальцы: на задний (для обратного хода) валец 3 увеличивается, а передний валец 4 уменьшается. Осуществив реверс, включают привод перемещения 7 и производят вальцами 4 и 3 уплотнение дорожно-строительных материалов при обратном ходе катка.
При необходимости циклы уплотнения повторяются в том числе и при комбинированном воздействии (с включением вибровозбудителя 45), причем возможно дозирование дополнительной нагрузки на вальцы 3 и 4 за счет обеспечения перемещения рамы 1 на размер менее половины хода (от нейтрального положения) телескопических гидроцилиндров 22 и 23 (на чертеже не показано).
Использование предлагаемого самоходного дорожного катка позволяет повысить производительность и качество уплотнения дорожно-строительных материалов при строительстве автомобильных дорог.