ГРУНТОУПЛОТНЯЮЩИЙ КАТОК

ГРУНТОУПЛОТНЯЮЩИЙ КАТОК
Техническое решение относится к области дорожного строительства, а именно к машинам для уплотнения грунта, в частности к грунтоуплотняющим каткам с некруглыми вальцами, и может быть иснользовано для унлотнения дна каналов и водохранилиш, насыней нлотин, дамб и других горизонтальных грунтовых поверхностей.
Известен каток для уплотнения, содержащий смонтированный на раме цилиндрический валец с радиальными кулачками, размещенными параллельными рядами в шахматном порядке, и установленную на раме гребенку, зубья которой размещены между кулачками. Рама выполнена с горизонтальными нанравляющими, в которых размещена гребенка, причем последняя имеет возвратную пружину и отражатель, а торцовая поверхность вальца выполнена с копирами, ширина каждого из которых не менее ширины кулачка (см. авт. свид. СССР№ 850775, МПК Е 01С 19/28, опубл. 30.07.1981 г., бюл. № 28).
Недостатком известного катка является низкая эффективность уплотнения грунта из-за постоянного засорения межкулачкового пространства.
Известен также каток для уплотнения грунтов, содержащий закрепленную на оси цилиндрргческую обечайку с отверстиями на ее новерхности, и решетки, расположенные в отверстиях обечайки (см. патент РФ № 1794123, МПК Е 01С 19/26, опубл. 07.02.1993 г., бюл. № 5).
Недостатками известного катка являются сложность конструкции, высокая металлоемкость и низкая производительность.
МПК Е01С19/28, 19/26
выступов и впадин для размещения трамбующих грузов и расположенный в нолости барабана механизм фиксации носледних. Механизм фиксации выполнен в виде двух полуцилиндров разного диаметра, жестко закрепленных на оси барабана с зазором относительно его внутренней поверхности с образованием между ними вертикального канала для перемещения грузов. Цилиндрическая поверхность полуцилиндра большего диаметра обращена к базовой машине, а величина зазора между цилиндрической поверхностью полуцилиндра меньшего диаметра и выступами и впадинами соответственно меньше и равна или больше диаметра трамбующих грузов (см. патент РФ № 2016951, МПК Е 01С 19/26, опубл. 30.07.1994 г., бюл. № 14).
Недостатками известной конструкции катка также являются низкая производительность, высокая металлоемкость и повышенный удельный расход энергии на единицу объема уплотненного грунта.
Известны также грунтоуплотняющие машины ударного действия (см. авт. свид. СССР № 392202, МПК Е 01С 19/28, опубл. 27.07.1973 г., бюл. № 32 и авт. свид. СССР № 1011759, МПК Е 01С 19/28, опубл. 15.04.1983 г., бюл. № 14), содержащие тяговую раму, на которой посредством горизонтальной оси установлен трамбующий ротор с рабочими органами, а сама рама снабжена с одной стороны сцепным устройством для соединения с трактором, а с другой - пневматической опорой. Рабочий орган выполнен либо в виде плоского ударника, либо снабжен накопителями энергии - трамбующими грузами в виде тел вращения с пружинами.
Однако такие устройства имеют сложную конструкцию ударноунлотняющих механизмов, характеризующихся недостаточной эффективностью уплотнения грунта и низкой надежностью работы.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является грунтоуплотняющий каток, содержащий раму с ходовыми колесами, на которой посредством оси свободно смонтирован валец с торцовыми дисками, и ударный механизм с инерционными грузами. Ударный механизм выполнен в виде зубчатых колес с несимметричным зубом, которые жестко установлены на оси вальца, а инерционные грузы выполнены в виде П-образных молотов, шарнирно закренленных на раме, которая выполнена V-образной. Инерционные грузы имеют прорези, расположенные по огибающей зуба, и контактируют с V-образной рамой ударной поверхностью и с соответствующим зубчатым колесом посредством роликов, укрепленных в прорезях с возможностью перестановки по ним (см. авт. свид. СССР № 1368361, МПК Е 01С 19/28, опубл. 23.01.1988 г., бюл. №3).
В известном устройстве уплотнение грунта осуществляется за счет воздействия ударного механизма, выполненного в виде зубчатых колес с несимметричным зубом, и инерционных грузов в виде П-образных молотов. Недостатками известного грунтоуплотняющего катка являются сложность его конструкции, низкая эффективность уплотнения грунта и снижение надежности работы в процессе его эксплуатации, зависящей от надежности его отдельных узлов и механизмов.
Задачей настоящего технического решения является повыщение эффективности уплотнения грунта и надежности работы устройства.
Поставленная задача достигается тем, что грунтоуплотняющий каток, содержащий раму со сцепным устройством, на которой посредством оси смонтирован валец, согласно технического решения, донолнительно снабжен вторым вальцом, ходовыми колесами и демпфирующим устройством, выполненным в виде маятника, содержащего, по крайней мере, один амортизатор, при этом вальцы жестко закреплены на общей оси, расположенной над рамой перпендикулярно ее продольной оси и соединенной с рамой с возможностью свободного вращения и вертикального перемещения посредством, по крайней мере, одного амортизатора маятника, один конец которого щарнирно соединен с рамой, ходовые колеса расположены на раме со стороны, противоположной сцепному устройству, а профиль вальцов в поперечном сечении выполнен приближенным к многоугольнику с закругленными углами и криволинейными выпуклыми сторонами, при этом один конец поверхности каждой выпуклой стороны вальца плавно переходит в поверхность скругления одного угла, образуя выступ, а второй конец сопряжен с поверхпостью скруглепия другого угла с образованием впадины.
Целесообразно, чтобы форма вальцов была выполнена трехугольной, или четырехугольной, или пятиугольной, а, по крайней мере, один амортизатор был выполнен пружинным двухстороннего действия.
Введение демпфирующего устройства, выполненного в виде маятника, содержащего внутри, по крайней мере, один пружинный амортизатор двухстороннего действия, позволяет смягчить толчки, постоянно передаваемые на раму катка при его движении в рабочем положении, повыщая надежность его работы.
Введение второго вальца и выполнение профиля вальцов в поперечном сечении приближенным к многоугольнику с закругленными углами и криволинейными выпуклыми сторонами позволяет повысить эффективность уплотнения грунта и надежность работы устройства, так как ударное усилие на грунт образуется за счет некруглой формы поперечного сечения вальцов.
Ходовые колеса в рабочем режиме катка служат опорой для рамы, создавая условия для вращения вальцов, а в транспортном положении катка (при поднятии вальцов) позволяют осуществить его транспортировку без применения дополнительных средств.
Наличие в заявленном грунтоуплотняющем катке новой совокунности существенных признаков обеспечивает ему критерии патентоспособности: новизна и изобретательский уровень, и позволяет достигнуть выполнение поставленного технического результата.
Техническое рещение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен грунтоуплотняющий каток, вид сбоку; на фиг. - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 (в увеличенном масщтабе); на фиг. 4 - пример выполнения вальца четырехугольной формы (стрелкой показано направление вращения вальца во время работы).
Грунтоуплотняющий каток (фиг.1) состоит из рамы 1, ходовых колес 2, вальцов 3 (правый и левый), их общей оси 4 и демпфирующего устройства. Демпфирующее устройство выполнено в виде маятника 5, содержащего внутри, но крайней мере, один пружинный амортизатор двухстороннего действия 6.
транспортному средству, например, трактору через сцепное устройство 7 и передает от него тяговое усилие через маятник 5 и амортизаторы 6 вальцам 3. Задний конец рамы 1 опирается на ходовые колеса 2 (фиг. 2).
Вальцы 3 катка жестко закреплены на общей оси 4, расположенной над рамой 1 перпендикулярно ее продольной оси. Ось 4 соединена с рамой 1 с возможностью свободного вращения и вертикального перемещения посредством амортизатора 6 маятника 5 (фиг. 3).
Вальцы 3 катка являются его основными и рабочими органами. Они могут быть изготовлены сварными, например, из листовой стали и отрезков труб. Внутренние полости вальцов 3 для увеличения их веса могут быть заполнены песком или другим наполнителем с высокой плотностью. Демпфирующее устройство предотвращает передачу на раму 1 катка вертикальных колебательных движений оси 4 вальцов 3 и смягчает толчки от неравномерного движения оси 4 вальцов 3 в горизонтальной плоскости в рабочем режиме катка.
Профиль вальцов 3 в поперечном сечении выполнен приближенным к многоугольнику с закругленными углами и криволинейными выпуклыми сторонами. Один конец поверхности каждой выпуклой стороны плавно переходит в поверхность скругления одного угла, образуя выступ. Второй конец цоверхности этой стороны сопряжен с поверхностью скругления следующего угла, образуя впадину. Пример выполнения вальца 3 четырехугольной формы (в поперечном сечении) с закруглением углов и криволинейной выпуклой поверхностью сторон показан на фиг. 4, где основные геометрические размеры, определяющие форму поперечного сечения вальца, выбраны следующими: а  (0,2 0.21) R, b  (0.52 - 0,61) R, г, - (0,18 - 0.22) R, Гг  (1.35 - 1,45) R. Каток может быть выполнен с одним вальцом 3, при этом валец 3 располагается внутри рамы 1 и демпфирующего устройства.
Грунтоуплотняющий каток работает следующим образом.
Транспортное средство, например, трактор (с массой не менее массы катка) буксируя каток, перемещает раму 1, заставляя вращаться вальцы 3. Во время работы катка с помощью гидрофицированного крюка трактора раму 1 устанавливают в горизонтальное положение для буксировки катка в прямолинейном направлении так, чтобы перемещающиеся при работе катка в вертикальном
направлении части демпфирующего устройства не касались верхней поверхности рамы катка (фиг.1). Рабочая скорость катка от 2.8 до 4.2 м/с (10... 15 км/ч).
Принцип действия ударного груптоуплотняющего катка основан на эффекте, возникающем при перекатывании тяжелого предмета некруглой формы. Когда центр тяжести этого предмета переходит через вертикальную плоскость, проходящую через линию контакта предмета с опорной поверхностью, предмет падает вперед по направлению движения и ударяет всей своей массой по опорной поверхности. Во время работы вальцы 3 перекатываются через закругленные выступы и ударяют по уплотняемой поверхности криволинейными сторонами, уплотняя грунт. Энергия удара вальцов 3 зависит от массы вальцов, перепада высот (т.е. разности наибольщего и наименьщего радиусов вальцов) и скорости движения.
Во время движения вальцов 3 их общая ось 4 постоянно колеблется в вертикальной плоскости из-за некруглой формы поперечного сечения вальцов 3. При этом на раму 1 катка передаются толчки: вперед при падении вальцов 3 на сторону и назад нри накатывании вальцов 3 на выступ. Эти толчки смягчаются пружинными амортизаторами 6 двухстороннего действия демпфирующего устройства. Жесткость пружин и ход амортизаторов 6 выбираются таким образом, чтобы обеспечивать максимальное смягчение толчков, не допуская ударов в ограничители. Чем выще скорость движения катка, тем меньще сила толчков из-за инерции вальцов 3.
Для разворота катка с цомощью гидрофицированного крюка трактора поднимают переднюю часть рамы 1 так, чтобы демпфирующее устройство легло на раму 1, а вальцы 3 приподнялись над уплотняемой поверхностью. После разворота раму 1 катка опускают в рабочее положение и продолжают уплотнение грунта. Транснортирование грунтоуплотняющего катка производят после подъема рамы 1 и вальцов 3 в транспортное положение.
Предлагаемый грунтоуплотняющий каток имеет простую конструкцию и высокую производигельность, так как ударное усилие на уплотняемый грунт образуется за счет некруглой формы поперечного сечения вальцов.